C++ 中生成随机数的方法总结

背景

C++ 11 在头文件 #include 中定义了随机数库，也可以使用 C 中生成随机数的方法。

C 生成随机数

概述

C 语言中使用 rand() 函数产生 0 ~ RAND_MAX 范围内均匀分布到整数，其中 RAND_MAX 是和系统相关的一个固定值。

#include 
#include 

srand(time(nullptr));//设置随机数种子
rand();//产生一个随机数

限定随机数范围

{//产生 [0,b) 范围内到随机数  
  int randoxNumber = rand() % b ;
}
{//产生 [a,b) 范围内到随机数 
    int randoxNumber = a + rand() % ( b -a ) ;
}
{//产生 [a,b] 范围内到随机数 
    int randoxNumber = a + rand() % ( b -a +1 ) ;
}
{//产生 [0,1] 范围内到随机小数 
    double randoxNumber =rand() / RAND_MAX
}
{//产生 [0,1) 范围内到随机小数 
    double randoxNumber =rand() / ( RAND_MAX +1 )
}

C++ 中的随机数

概述

C++ 11 在头文件 #include 中定义了随机数库，包括随机数生成器和随机数分布器。

随机数生成器

①．概述
随机数生成器用来使用指定的种子产生一个随机数。

②．random_device
random_device 是标准库提供到一个非确定性随机数生成器，使用硬件作为随机数来源，故其调用代价较高，一般用来产生随机数种子。

random_device rd;
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << rd() << endl;
}

③．default_random_engine
default_random_engine 是标准库提供的默认随机数生成器，其实现和编译器有关。

random_device rd;
  
default_random_engine r_eng(rd());
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << r_eng() << endl;
}

④．minstd_rand
minstd_rand 是标准库提供的采用线性同余算法的伪随机数生成器。

random_device rd;
  
minstd_rand   r_eng(rd());
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << r_eng() << endl;
}

⑤．mt19937
mt19937 是标准库提供的采用梅森旋转算法的伪随机数生成器，可以快速产生高质量到随机数。

random_device rd;
  
mt19937  r_eng(rd());
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << r_eng() << endl;
}

⑥．ranlux24_base
ranlux24_base 是标准库提供的采用带进位减法的伪随机数生成器。

random_device rd;
  
ranlux24_base  r_eng(rd());
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << r_eng() << endl;
}

随机数分布器

①．概述
随机数分布器用于限定生成随机数的范围及分布类型。

②．uniform_int_distribution
uniform_int_distribution 用于生成指定范围的均匀分布的整数。

random_device rd;//用于生成随机数种子
mt19937 r_eng(rd());//随机数生成器  
uniform_int_distribution<int> dis(1, 100);//随机数分布器 闭区间

for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << dis(r_eng) << endl;
}

③．uniform_real_distribution
uniform_real_distribution 用于生成指定范围的均匀分布的浮点数。

random_device rd;//用于生成随机数种子
mt19937 r_eng(rd());//随机数生成器  
uniform_real_distribution<double> dis(1, 100);//随机数分布器 闭区间

for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << dis(r_eng) << endl;
}

④．normal_distribution
normal_distribution 用于生成指定均值和方差的正态分布的浮点数。

random_device rd;//用于生成随机数种子
mt19937 r_eng(rd());//随机数生成器  
normal_distribution  <> dis(4, 1.5);//随机数分布器，均值、方差

for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << dis(r_eng) << endl;
}

⑤．bernoulli_distribution
bernoulli_distribution 用于生成二项分布到布尔值，可以指定 true 的概率。

random_device rd;//用于生成随机数种子
mt19937 r_eng(rd());//随机数生成器  
bernoulli_distribution   dis( 0.6);//随机数分布器，生成 1 的概率是 0.6

for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  cout << dis(r_eng) << endl;
}

Qt 中的随机数

概述

Qt 中生成随机数的方法和 C 语言中差不多，对应到函数为 qsrand() 、qrand()。使用使需要包含头文件 #include 。

代码示例

auto seed = QDateTime::currentDateTime().toMSecsSinceEpoch();

qsrand(seed);
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
  qDebug() << qrand() % 10;// 0 - 9 范围
}