C++ algorithm之shuffle函数

1.介绍

        在C++中，shuffle是标准库<algorithm>头文件的一个算法函数，对容器中的元素进行随机重排。它使用随机数生成器来打乱元素的顺序。

2.shuffle的用法

        shuffle的作用是对容器中的元素进行随机重排。它接受一个范围 [first, last) 和一个随机数生成器，并使用该生成器来决定元素的排列顺序。

        函数原型

template< class RandomIt, class URBG >
void shuffle(RandomIt first, RandomIt last, URBG&& g);

        参数：

        first和last：定义洗牌的元素范围[first, last) 。

        g：一个均匀随机数生成器（Uniform Random Bit Generator），例如std::mt19937。

        工作原理：shuffle使用随机数生成器生成随机数，并根据这些随机数交换容器中的元素，从而实现随机重排。

3.示例

        （1）随机种子

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <random>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 初始化随机数生成器
    std::random_device rd; // 用于获取随机种子
    std::mt19937 g(rd()); // Mersenne Twister 随机数生成器

    // 洗牌
    std::shuffle(vec.begin(), vec.end(), g);

    // 输出结果
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 可能的输出: 3 1 5 2 4（每次运行结果不同）

    return 0;
}

        （2）固定种子

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <random>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用固定种子初始化随机数生成器
    std::mt19937 g(42); // 固定种子为 42

    // 洗牌
    std::shuffle(vec.begin(), vec.end(), g);

    // 输出结果
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 固定输出: 3 1 5 2 4（每次运行结果相同）

    return 0;
}

4.注意事项

        （1）随机数生成器的选择

        shuffle需要一个均匀随机数生成器（URBG），例如std::mt19937。std::mt19937是一个高质量的伪随机数生成器。

        （2）随机种子

        使用random_device可以生成真随机数种子，但某些平台不支持。

        如果需要可重复的结果，可以使用固定种子。

        （3）适用范围

        shuffle适用于所有支持随机访问迭代器的容器（例如：vector）。不适用于不支持随机访问的容器（例如 list）。

5.与random_shuffle的区别

        在C++11前，C++提供了random_shuffle，但已被弃用。

        random_shuffle使用rand()作为随机数生成器，rand()的随机性和质量较差。

        shuffle是random_shuffle的替代品，推荐使用shuffle。

6.总结

• shuffle 是 C++ 中用于随机重排容器元素的函数。

• 它需要指定一个随机数生成器（如mt19937）。

• 推荐使用 shuffle  而不是已弃用的 random_shuffle。

如有错误，敬请指正！！！