C++11新特性之随机数库(Random Number Library)详解
目录
- 从前的随机数
- 随机数库(Random Number Library)
- 随机数引擎
- 随机数分布类
- 生成平均分布的整数
- 生成平均分布的实数
- 生成正态分布的实数
- 生成概率可控的布尔值
- 补充:真正的随机数
- 总结
从前的随机数
C++11之前,无论是C,还是C++都使用相同方式的来生成随机数,代码大致如下:
由于rand()产生的是伪随机数,所以需要为rand函数提供种子。种子不同产生的随机数序列也不同。通常的做法是调用srand(time(0)),由于time返回的是系统时间,每秒都会不同,所以产生的随机数相同几率就会变得很小。
这种方式有一个难点,就是不容易控制输出结果的范围。特别是希望不是均匀分布的时候就更难。
随机数库(Random Number Library)
C++11中提供了随机数库,包括随机数引擎类(random-number engines)和随机数分布类(random-number distribution)。二者一般配合使用。
随机数引擎
标准库提供了多重随机数引擎,这里以default_random_engine类为例进行说明。
到这里为止,和之前的方式没有什么本质区别,只是形式不同。别忙,接着往下看。
随机数分布类
C++11通过随机数分布类来控制随机数引擎生成的随机数的分布情况。
生成平均分布的整数
代码中使用uniform_int_distribution<int>来控制随机数引擎生成0到10之间的整数。
生成平均分布的实数
代码中使用uniform_real_distribution来控制随机数引擎生成0到10之间的实数。
生成正态分布的实数
代码中使用normal_distribution<>来控制随机数引擎生成均值为2,标准差为0.25的正态分布数据。
生成概率可控的布尔值
代码中使用bernoulli_distribution来控制随机数引擎生成布尔值随机数,其中1的概率为0.3。
输出结果
补充:真正的随机数
C++11还提供了一个random_device随机数类。它并不是由某一个数学算法得到的随机序列,而是通过读取文件,读什么文件看具体的实现(Linux可以通过读取/dev/random文件来获取)。文件的内容是随机的,因为文件内容是计算机系统的熵(熵指的是一个系统的混乱程度)。也是当前系统的环境噪声,系统噪音可以通过很多参数来评估,如内存的使用,文件的使用量,不同类型的进程数量等等。Linux的熵来自键盘计时、鼠标移动等。
不过gcc好像并没有很好地实现这个类,我手里的Mingw4.9.0就不随机,每次运行都得到同样的序列。
总结
如果看一下C++11标准库,你会发现还有很多种随机数引擎类和随机数分布类。需要的时候去学吧。
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