C++排雷：21.C++生成随机数(rand、srand、random库)

C++11之前，没有自带的random函数，要生成随机数，普遍采用rand和srand()。C++11之后，内部提供了强大的随机数库Random。

rand()

其内部实现是用线性同余法做的，生成是可看做一定范围内随机的伪随机数，其最大范围和系统相关。

通用公式:

a + rand() % n；其中的a是起始值，n是整数的范围。或 a+(int)b * rand() / (RAND_MAX + 1)。要取得0～1之间的浮点数，可以使用rand() / double(RAND_MAX)。 #include <iostream> #include <cstdlib> using namespace std; int main() { for (int i = 0; i < 10; i++)//输出十次 { cout << rand()%100<< " ";//范围在[0,100)的随机数 } return 0; }

注意：没有随机种子，多次重复运行，产生的随机数结果是相同的。

srand（）

srand()可用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。

通过设置不同的种子，我们可以获取不同的随机数序列。例如，使用srand((int)(time(NULL))的方法，利用系统时钟，产生不同的随机数种子。不过要调用time()，需要加入头文件ctime。 #include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime> using namespace std; int main() { srand((int)time(0)); // 产生随机种子 把0换成NULL也行 for (int i = 0; i < 10; i++)//产生十次 { cout << rand()%100<< " ";//范围在[0,100)的随机数 } return 0; }

插入随机种子后，多次运行代码，随机数的结果不同。 为了方便使用，可以使用宏定义：

#include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime> #define random(x) rand()%(x) using namespace std; int main() { srand((int)time(0)); // 产生随机种子 把0换成NULL也行 for (int i = 0; i < 10; i++) { cout << random(100) << " "; } return 0; }

Random库

包括：

随机数引擎类（random-number engines）随机数分布类(random-number distribution)二者一般配合使用。

1.引擎和分布

①随机数引擎类

被称为“原始随机数发生器”，它以均匀的概率生成某一类型的随机数但无法指定随机数的范围、概率等信息，通常不会被单独使用。

②随机数分布类

需要配合随机数引擎类才能运行利用随机数引擎生成符合条件的随机数，例如某一区间范围、某一分布概率的随机数。

③随机数类常用的主要有以下四个：

default_random_engine：随机非负数（不建议单独使用）；uniform_int_distribution：指定范围的随机非负数；uniform_real_distribution：指定范围的随机实数；bernoulli_distribution：指定概率的随机布尔值。

2.参考几个实例：

①default_random_engine

是一个随机数引擎类。调用运算符无参返回一个随机的 unsigned 类型的值。 #include <iostream> #include <random> using namespace std; int main( ) { default_random_engine e; // 生成随机无符号数 for(int i=0; i<10; ++i) cout<<e( )<<endl; // e() “调用”对象来生成下一个随机数 return 0; }

②uniform_int_distribution

是一个随机数分布类，也是个模板类模板参数为生成随机数的类型（int、unsigned、short、unsigned short、long、unsigned long、long long、unsigned long long）。它的构造函数接受两个值，表示随机数的分布范围（闭区间）。 //生成 [0,9]均匀分布的随机数 uniform_int_distribution<unsigned> u(0,9); default_random_engine e; // 生成无符号随机整数 for (size_t i =0;i<10; i++) // 将 u 作为随机数源 // 每个调用返回在指定范围内并服从均匀分布的值 cout<<u(e)<<" "; cout<< endl;

③uniform_real_distribution

是一个随机数分布类，它也是模板类参数表示随机数类型（可选类型为 float、double、long double） #include <iostream> #include <random> using namespace std; int main( ) { default_random_engine e; uniform_real_distribution<double> u(0.0, 1.0); for(int i=0; i<10; ++i) cout<<u(e)<<endl; return 0; }

④bernoulli_distribution

是一个分布类，但它不是模板类。它的构造函数只有一个参数，表示该类返回 true 的概率，该参数默认为 0.5 ，即返回 true 和 false 的概率相等。 #include <iostream> #include <random> using namespace std; int main( ) { default_random_engine e; bernoulli_distribution u; for(int i=0; i<10; ++i) cout<<u(e)<<endl; return 0; }

3.“固定”的随机

随机数发生器在默认情况下，对于一个给定的发生器，每次运行程序它都会返回相同的随机结果。

随机结果不变便于调试，但也不应该忽视这一问题。

通俗讲，就是如果我设置了个函数output_random()输出5个0到9之间的随机数。

每次调用output_random()时，输出的结果是一样的。这并不满足我希望每次都有新随机的需求

因此应该将他们定义为static 的，从而每次调用都生成新的数：

static default_random_engine e; static uniform_int_distribution<unsigned > u(0,9);

或者，在不需要调试确认后，加入随机种子：

default_random_engine e； e.seed(13)；

或者加个时间种子：

default_random_engine e1(time(0));

C++ 11 还规定了可以生成 20 种不同的分布类型，有具体需求时可以参考 C++ Primer 781页或：http://www.cplusplus.com/reference/random/ 参考文献1 参考文献2 参考文献3