C++生成随机数

1,一般情况,生成随机数采用以下方式:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main ()
{
  int iSecret, iGuess;
  /* initialize random seed: */
  srand ( time(NULL) );
  /* generate secret number: */
  iSecret = rand() % 10 + 1;
  do {
    printf ("Guess the number (1 to 10): ");
    scanf ("%d",&iGuess);
    if (iSecret<iGuess) puts ("The secret number is lower");
    else if (iSecret>iGuess) puts ("The secret number is higher");
  } while (iSecret!=iGuess);

  puts ("Congratulations!");
  return 0;
}

2,但是实际这种方式生成的随机数并不是很随机,有时候随机变化的幅度很小,而《Accelerated C++》提供了一种不错的方式:

// return a random integer in the range `[0,' `n)'
int nrand(int n)
{
	if (n <= 0 || n > RAND_MAX)
		throw domain_error("Argument to nrand is out of range");
	const int bucket_size = RAND_MAX / n;
	int r;
	do r = rand() / bucket_size;
	while (r >= n);
	return r;
}

3,上面这种方式比较完美,但是稍微有一点不足,那就是只是生成小于RAND_MAX(32767)的随机数,《Accelerated C++》练习题中提供了一种改进的方式:

#include <cmath>
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <limits.h>
using namespace std;

#define MY_RAND_MAX 32767

int nrand(int n) {
  if (n <= 0)
    throw domain_error("Argument to nrand is out of range");
  int r;
  if (n <= MY_RAND_MAX) {						       
    const int bucket_size = MY_RAND_MAX / n;
    do {
      int bucket = rand() / bucket_size;
      r = bucket;
    } while (r >= n);
  } else {
    const int bucket_size = ceil(n / MY_RAND_MAX);
    do {
      const int bucket = nrand(MY_RAND_MAX);
      const int remainder = nrand(bucket_size);
      r = (bucket - 1) * bucket_size + remainder;
    } while (r >= n);
  }
  return r;
}

int main() {
  int limit;
  while (cin >> limit)
    cout << nrand(limit) << endl;

  return 0;
}

这种方式真的接近完美了,只是算法稍微复杂点。





C++生成随机数常用以下方法: ### 使用 `rand()` 函数 `rand()` 函数是 C++ 中常用的生成随机数的函数,但严格来讲生成的是伪随机数(pseudo - random integral number)。生成随机数时需要指定一个种子,如果在程序内循环,下一次生成随机数时会调用上一次的结果作为种子;若分两次执行程序,由于种子相同,生成的“随机数”也相同 [^1]。 `rand()` 不需要参数,它会返回一个从 0 到最大随机数的任意整数,最大随机数的大小通常是固定的一个大整数。若要产生一定范围的随机数,有以下通用表示公式 [^3][^4]: - 要取得 `[a,b)` 的随机整数,使用 `(rand() % (b - a)) + a`; - 要取得 `[a,b]` 的随机整数,使用 `(rand() % (b - a + 1)) + a`; - 要取得 `(a,b]` 的随机整数,使用 `(rand() % (b - a)) + a + 1`; - 通用公式:`a + rand() % n`,其中的 `a` 是起始值,`n` 是整数的范围; - 要取得 `a` 到 `b` 之间的随机整数,另一种表示:`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)`。 示例代码如下,用于生成 10 个 0 到 10 的随机数: ```cpp #include <iostream> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { for (int i = 0; i < 10; i++) { int N = rand() % 11; std::cout << N << " "; } std::cout << std::endl; return 0; } ``` 通常 `rand()` 产生的随机数在每次运行的时候都是与上一次相同的,若要产生每次不同的随机数,可以使用 `srand(seed)` 函数进行随机化,随着 `seed` 的不同,就能够产生不同的随机数。可以包含 `<time.h>` 头文件,然后使用 `srand(time(0))` 来使用当前时间使随机数发生器随机化,保证每两次运行时可以得到不同的随机数序列(只要两次运行的间隔超过 1 秒) [^4]。 示例代码如下,用于生成 10 个 2 到 20 之间的随机数: ```cpp #include <iostream> #include <ctime> #include <cstdlib> // 左闭右闭区间 int getRand(int min, int max) { return (rand() % (max - min + 1)) + min; } int main() { srand(time(0)); for (int i = 0; i < 10; i++) { int r = getRand(2, 20); std::cout << r << std::endl; } return 0; } ``` ### 使用 C++11 的 `<random>` 库 C++11 引入了新的随机数生成库 `<random>`,提供了更强大、更灵活的随机数生成功能。它包含多种随机数引擎和分布,可以根据不同的需求生成不同分布的随机数。 示例代码如下,用于生成 10 个 1 到 100 之间的均匀分布的随机整数: ```cpp #include <iostream> #include <random> int main() { // 随机数引擎 std::random_device rd; std::mt19937 gen(rd()); // 分布 std::uniform_int_distribution<> dis(1, 100); for (int i = 0; i < 10; i++) { std::cout << dis(gen) << " "; } std::cout << std::endl; return 0; } ```
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