如何在 C++ 數組中輸入隨機數？

Question

#include <iostream>
#include <ctime>


using namespace std;
int randBetween()
{
    
    unsigned seed = time(0);
    srand(seed);
    
    const int MIN_VALUE = -100;
    const int MAX_VALUE = 100;
    
    return (rand() % (MAX_VALUE - MIN_VALUE + 1 )) + MIN_VALUE;
}




int main() {
   
    const int SIZE = 10;
    
    int myArray[SIZE];
    
    
    // ^^ how do I use function above to give myArray random values?
    
    return 0;
}

我想使用該 rand function 為我的數組提供從 -100 到 100 的隨機值，但我不知道如何將 rand function 放入數組中，以便我的數組可以在其中生成隨機數，希望這有意義我該怎么做？

Answer 1

首先，我們將查看您的代碼並對其進行批評。

#include <iostream>
#include <ctime>
// MISSING <cstdlib> for C random functions

using namespace std;  // Bad Practice
int randBetween()
{
    
    unsigned seed = time(0);  // Wrong placement; should only instantiate ONCE
    srand(seed);
    
    const int MIN_VALUE = -100;
    const int MAX_VALUE = 100;
    
    return (rand() % (MAX_VALUE - MIN_VALUE + 1 )) + MIN_VALUE;
    // Modulo math tends to make the values in the lower end of the range more prevalent; i.e., 
    // it's not very uniform.
}




int main() {
   
    const int SIZE = 10;  // All caps names for constants is not desirable; they can be confused for macros
    
    int myArray[SIZE];  // Prefer std::array if the size is known, else std::vector for most cases
    
    
    // ^^ how do I use function above to give myArray random values?
    
    return 0;
}

當 C++ 提供更好的方法時，最大的問題是使用 C 風格的約定。 事實上，您甚至不需要 function。

將隨機數放入數組的秘訣是循環。 讓您的循環訪問每個元素並分配一個新的隨機數。 可以直接使用，如我的第一個示例，也可以使用 function （如我的第二個示例）。

#include <array>
#include <iostream>
#include <random>

int main() {
  const int minValue = -100;
  const int maxValue = 100;
  const int size = 10;

  std::array<int, size> myArray;

  // std::mt19937 is the goto PRNG in <random>
  // This declaration also seeds the PRNG using std::random_device
  // A std::uniform_int_distribution is exactly what it sounds like
  // Every number in the range is equally likely to occur.
  std::mt19937 prng(std::random_device{}());
  std::uniform_int_distribution<int> dist(minValue, maxValue);

  for (auto& i : myArray) {
    i = dist(prng);
  }

  for (auto i : myArray) {
    std::cout << i << ' ';
  }
  std::cout << '\n';
}

現在，如果您想要或需要 function，還需要做一些額外的工作。

#include <array>
#include <iostream>
#include <random>

int randBetween() {
  const int minValue = -100;
  const int maxValue = 100;

  // The keyword static is required now so that the PRNG and distribution
  // are not re-instantiated every time the function is called. This is
  // important for them both to work as intended. Re-instantiating resets
  // their state, and they constantly start from scratch. They must be allowed
  // to persist their state for better results.
  static std::mt19937 prng(std::random_device{}());  // Note the static
  static std::uniform_int_distribution<int> dist(minValue, maxValue);

  return dist(prng);
}

int main() {
  const int size = 10;

  std::array<int, size> myArray;
  for (auto& i : myArray) {
    i = randBetween();
  }

  for (auto i : myArray) {
    std::cout << i << ' ';
  }
  std::cout << '\n';
}

將 PRNG 與分發分開是一種很好的做法，尤其是當程序變得更大時。 然后，如果需要，您的單個 PRNG 可以提供多個分布。

我得到的一個 output：

-2 -37 81 85 -38 -62 31 -15 -12 -31

Answer 2

將評論匯總為答案：

你可以使用一個循環：

for (size_t i = 0; i < SIZE; ++i)
{
    myArray[i] = randBetween();
}

或者您可以使用標准算法std::generate ：

std::generate(std::begin(myArray), std::end(myArray), randBetween);

這將遍歷數組，為每個成員調用randBetween並將其分配給結果。

但是，你有一個大問題。 您不應該在每次需要隨機數時調用srand 。 調用一次，在main的開頭。 正如您現在所擁有的那樣，您可能會在給定的運行中用一個數字填充數組。 如果當前時間的第二個在程序運行期間發生變化，則數字在數組中的一部分發生變化的可能性很小。

此外，隨機數的 C++ 標准庫比rand更可取。 而且我建議使用標准容器而不是本機數組。

Answer 3

另一種方法是使用 PRNG（偽隨機數生成器）。 這是來自包含隨機，包含功能 header。 像這樣，在 C++17 編譯器中運行：

#include <iostream>
#include <random>
#include <functional> // For std::bind()


auto createUniformPseudoRandomNumberGenerator(double max)
{
 std::random_device seeder; 
 std::default_random_engine generator{seeder()};
 std::uniform_real_distribution distribution{0.0, max};
 return std::bind(distribution, generator); 
}

int main() 
{

const int SIZE = 10;

int myArray[SIZE];


double limit{};
std::cout<<"Enter max number limit.\n";
std::cin>>limit;

static auto random_number=createUniformPseudoRandomNumberGenerator(limit);

for (size_t i{};i<SIZE;++i)
{
    myArray[i]=  random_number();
}


return 0;
}

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