随机数生成器，C++

Question

我知道 C++ 中的随机数生成有一些限制（可能是不统一的）。 如何生成从 1 到 14620 的数字？

谢谢你。

Answer 1

如果你有一个 c++0x 环境，boost 库的一个近似派生现在是标准的：

#include <random>
#include <iostream>

int main()
{
    std::uniform_int_distribution<> d(1, 14620);
    std::mt19937 gen;
    std::cout << d(gen) << '\n';
}

这将是快速、简单和高质量的。

您没有指定，但如果您想要浮点数，则只需输入：

std::uniform_real_distribution<> d(1, 14620);

如果您需要非均匀分布，您可以非常轻松地构建自己的分段常数或分段线性分布。

Answer 2

一种常见的方法是将std::rand()与模数一起使用：

#include<cstdlib>
#include<ctime>

// ...
std::srand(std::time(0));  // needed once per program run
int r = std::rand() % 14620 + 1;

然而，正如@tenfour 在他的回答中提到的，模运算符会破坏std::rand()返回值的一致性。 这是因为模将它丢弃的值转换为有效值，并且这种转换可能不统一。 例如，对于n在[0, 10)的值n % 9转化9至0 ，这样你就可以通过一个真正的零或9翻译成零获得零。 其他值都只有一次屈服的机会。

另一种方法是将随机数从std::rand()转换为[0, 1)范围内的浮点值，然后将值转换并移动到您想要的范围内。

int r = static_cast<double>(std::rand()) / RAND_MAX * 14620) + 1;

Answer 3

srand() / rand()是您需要的功能，正如其他人所回答的那样。

%的问题在于结果显然是不均匀的。 为了说明这一点，假设rand()返回 0-3 的范围。 以下是调用它 4000 次的假设结果：

0 - 1000 times
1 - 1000 times
2 - 1000 times
3 - 1000 times

现在，如果您对(rand() % 3)进行相同的采样，您会注意到结果如下：

0 - 2000 times
1 - 1000 times
2 - 1000 times

哎哟! 更统一的解决方案是这样的：

int n = (int)(((((double)std::rand()) / RAND_MAX) * 14620) + 1);

对于草率的代码很抱歉，但我们的想法是使用浮点数学将其正确缩小到您想要的范围，然后转换为整数。

Answer 4

使用rand 。

( rand() % 100 ) is in the range 0 to 99
( rand() % 100 + 1 ) is in the range 1 to 100
( rand() % 30 + 1985 ) is in the range 1985 to 2014

( rand() % 14620 + 1 ) is in the range 1 to 14620

编辑：

如链接中所述，随机srand应在使用前使用srand进行播种。 一个常用的独特值是调用time的结果。

Answer 5

如前所述，您可以使用rand() 。 例如

int n = rand() % 14620 + 1;

完成这项工作，但它是不均匀的。 这意味着某些值（低值）会更频繁地出现。 这是因为rand()产生 0 到RAND_MAX范围内的值，并且RAND_MAX通常不能被 14620 整除。例如，如果RAND_MAX == 15000 ，那么数字 1 的可能性是数字 1000 的两倍，因为rand() == 0和rand() == 14620都产生n==1但只有rand()==999使n==1000真。

但是，如果 14620 远小于RAND_MAX ，则这种影响可以忽略不计。 在我的计算机上RAND_MAX等于 2147483647。如果rand()产生介于 0 和 RAND_MAX 之间的均匀样本，那么，因为 2147483647 % 14620 = 10327 和 2147483647 / 14620 = 14688816 和n之间的 14688816 和n之间的平均数为 1836，如果您抽取 2147483647 个样本，则 10329 和 14620 将平均出现 146886 次。 如果你问我，差别不大。

但是，如果RAND_MAX == 15000 ，则会产生如上所述的不同。 在这种情况下，建议使用一些较早的帖子

int n = (int)(((((double)std::rand()) / RAND_MAX) * 14620) + 1);

使其“更统一”。 请注意，这只会更改更频繁出现的数字，因为rand()仍然返回“仅” RAND_MAX不同值。 为了使其真正统一，您必须拒绝任何整数形式的rand()如果它在 14620*int(RAND_MAX/14620) 和 RAND_MAX 之间的范围内，然后再次调用rand() 。 在RAND_MAX == 15000的示例中，您将拒绝rand() 14620 和 15000 之间的任何值并再次绘制。 对于大多数应用程序，这不是必需的。 我会更担心rand()的随机性。

Answer 6

rand() 函数并不是最好的随机生成器，更好的方法是使用 CryptGenRandom()。

这个例子应该可以解决问题：

#include <Windows.h>

// Random-Generator
HCRYPTPROV hProv;
INT Random() {
    if (hProv == NULL) {
        if (!CryptAcquireContext(&hProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_SILENT | CRYPT_VERIFYCONTEXT))
            ExitProcess(EXIT_FAILURE);
    }

    int out;
    CryptGenRandom(hProv, sizeof(out), (BYTE *)(&out));
    return out & 0x7fffffff;
}

int main() {
    int ri = Random() % 14620 + 1;
}

Answer 7

这是使用 boost 库的教程http://www.boost.org/doc/libs/1_45_0/doc/html/boost_random/tutorial.html#boost_random.tutorial.generating_integers_in_a_range

Answer 8

模数运算符是最重要的，您可以使用此模数应用限制，请查看：

// random numbers generation in C++ using builtin functions
#include <iostream>

using namespace std;

#include <iomanip>

using std::setw;

#include <cstdlib>   // contains function prototype for rand

int main()
{
// loop 20 times
for ( int counter = 1; counter <= 20; counter++ ) {

    // pick random number from 1 to 6 and output it
    cout << setw( 10 ) << ( 1 + rand() % 6 );

    // if counter divisible by 5, begin new line of output
    if ( counter % 5 == 0 )
        cout << endl;

}

return 0;  // indicates successful termination

} // end main