结构

前言例子分析enginedistribution

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前言

很多人在用c语言产生随机数时多半会使用链接里给出的方法。这种方法有种缺点，比如，rand()的范围是[0, 15)，那么，rand() % 10时，9的概率就会小于5。c++11里面提供了一种解决方案，本文对这个解决方案做一个简略地介绍。

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例子

这个例子可以当成一个模板直接套用，不过更好的方法还是自己封装一下常用的方法。

// 代码来源于 The C++ Standard Library - 2nd Edition #include <random> #include <iostream> #include <algorithm> #include <vector> int main() { // create default engine as source of randomness std::default_random_engine dre; // use engine to generate integral numbers between 10 and 20 (both included) // 常用 std::uniform_int_distribution<int> di(10,20); for (int i=0; i<20; ++i) { std::cout << di(dre) << " "; } std::cout << std::endl; // use engine to generate floating-point numbers between 10.0 and 20.0 // (10.0 included, 20.0 not included) // 常用 std::uniform_real_distribution<double> dr(10,20); for (int i=0; i<8; ++i) { std::cout << dr(dre) << " "; } std::cout << std::endl; // use engine to shuffle elements // 打乱数组 std::vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; std::shuffle (v.begin(), v.end(), // range dre); // source of randomness for (int i=0; i<v.size(); ++i) { std::cout << v[i] << " "; } std::cout << std::endl; }

分析

要产生随机数，需要两个部分，一是engine，二是distribution。engine是一种描述随机性状态的函数对象，通过特定的算法产生一系列均匀、预定义的无符号伪随机数，所以，基本上相同类engine的不同对象在不同平台（default_random_engine在不同的平台上产生的随机数列可能不一样）上会产生一系列相同的随机数列；distribution就是概率论里的分布，通过传入的engine产生符合分布的随机数，一般使用均匀分布。

engine

engine可以简单看成一个无限数列{a₀, a₁, a₂, …}，当中的每个值都是一个状态，由于engine本身是函数对象，每调用一次就会产生一个无符号随机数，例如a_i，并且改变当前状态到a_i+1。因此，一般来说，如果不提前设置状态，默认都是从a₀ 开始，在同一台电脑上，不同的engine会产生相同的数。为了方便，一般使用default_random_engine：

std::default_random_engine dre;

如果想要每次产生的无符号随机数不同，则可以考虑时间作为初始状态：

std::default_random_engine dre(选一个初始状态);

或是使用seed()成员函数改变状态，更多用法这里。

distribution

这个是根据传入的engine产生符合分布的随机数，可以是均匀分布，二项分布，正态分布等等。它会调用传入的engine对象，并且使engine的状态改变。最常用的均匀分布在例子里已经给出，更多细节见这里。

关于均匀分布用法的一个例子 // [来源](http://www.cplusplus.com/reference/random/uniform_int_distribution/uniform_int_distribution/uniform_int_distribution example) #include <iostream> #include <chrono> #include <random> int main() { // construct a trivial random generator engine from a time-based seed: unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count(); std::default_random_engine generator (seed); std::uniform_int_distribution<int> distribution(1,100); int guess; int number = distribution(generator); while (true) { std::cout << "guess the number (between 1 and 100): "; std::cin >> guess; if (number==guess) {std::cout << "right!\n"; break; } else if (number>guess) std::cout << "it's greater\n"; else std::cout << "it's less\n"; } return 0; }