随机数的生成

最新推荐文章于 2025-09-13 23:06:41 发布

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#python #ruby #c/c++

本文探讨了C++中三种不同的随机数生成方法：使用标准库函数rand()、自行实现线性同余法以及改进线性同余法的常数项。通过实验对比了这三种方法的性能和随机性，并介绍了Mersenne Twister这一当前被认为是最佳的随机数生成算法。

函数一：int rand（void）；

从srand（seed）中指定seed开始，返回一个范围介于[seed，RAND_MAX（0x7fff））的随机整数。默认情况下使用的是srand(1)。

函数二：void srand（unsigned seed）；

参数seed是rand（）的随机种子，即用来初始化rand（）的起始值。

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<setw(4)<<rand()%10;

每次输出的都是： 1 7 4 0 9 4 8 8 2 4

srand(1);

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<setw(4)<<rand()%10;

每次输出的都是： 1 7 4 0 9 4 8 8 2 4

srand(5);

for(int i=0;i<10;i++)

cout<<setw(4)<<rand()%10;

每次输出的都是：4 3 5 9 0 0 7 9 2 0

换为srand((unsigned)time(NULL))后每次运行输出的都不一样。但是time(0)只能精确到秒，同一秒内time(0)返回的结果是一样的。

方案1

#include<cstdlib>

#include<ctime>

#include<iostream>

#include<iomanip>

using namespace std;

int main(){

long begin=time(0);

srand((unsigned)time(NULL));

int count=0;

for(int i=0;i<100000000;i++)

if(rand()%100==99)

count++;

long elapse=time(0)-begin;

cout<<count<<endl;

cout<<"elapsed time:"<<elapse<<endl;

return 0;

}

方案2

不使用C++提供的rand（），而使用自己的线性同余法制造随机数。

const long MUL=16807L;

const long ADD=0;

const long MOD=0x7fffffffL;

//线性同余法产生无符号随机数

inline unsigned myRand(){

static long seed=(long)time(NULL);

seed=(seed*MUL+ADD)%MOD;

return (unsigned)seed>>17; //linear congruential method高16位随机性比较好,我们只用它的高15位,返回值在[0,32767]

}

方案3

把线性同余法LCG(linear congruential generator) 的ADD参数改为13849

采用g++编译器在我的机子上运行10次：

方案	Count平均值	平均运行时间（秒）
1	997918.1	2.4
2	997840.3	1.5
3	997936.9	1.4

看来方案3表现的很不错，关键上时间上很占优势！

现在又有一个新的产生随机数的算法叫作Mersenne twister，据说是目前最好的RNG，Python和Ruby都采用它作为默认的随机数生成算法。