【C++11算法】random_shuffle和shuffle

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前言

在C++11中引入了一组新的算法函数，其中包括random_shuffle和shuffle，用于对容器中的元素进行随机排序。这两个函数为开发者提供了一种简便的方式来打乱容器中的元素顺序，增加了程序的随机性和多样性。本文将详细介绍这两个函数的概念、函数原型，并提供多个示例代码，以帮助读者理解和使用这些算法。

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一、random_shuffle和shuffle

1.1random_shuffle和shuffle是什么？

random_shuffle和shuffle函数都用于打乱容器中的元素顺序，但它们之间有一些细微的区别。

1.2random_shuffle和shuffle的区别

random_shuffle

这个函数可以随机重新排列容器中的元素。它通过调用一个随机数生成器来产生随机的索引，然后对元素进行交换，从而实现随机排列。

shuffle

与random_shuffle不同，shuffle函数允许开发者提供自定义的随机数生成器。这意味着可以使用不同的随机数生成器来实现不同的随机化效果。

1.3函数原型

下面是random_shuffle和shuffle的函数原型：

template <class RandomIt>
void random_shuffle(RandomIt first, RandomIt last);

template <class RandomIt, class RandomFunc>
void shuffle(RandomIt first, RandomIt last, RandomFunc&& r);

RandomIt是一个迭代器类型，用于标识容器中的元素范围；
first和last参数指定了要打乱的元素范围，包括first但不包括last；
RandomFunc是一个函数对象类型，用于生成随机数。

1.4示例代码

下面提供四个示例代码，两个使用random_shuffle，两个使用shuffle。

示例1

使用random_shuffle打乱容器中的元素。

#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    // 使用默认的随机数生成器进行打乱
    std::random_shuffle(numbers.begin(), numbers.end());

    // 输出打乱后的结果
    std::cout << "Random shuffle: ";
    for (const auto& num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

示例2

使用random_shuffle打乱字符串中的字符顺序。

#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";

    // 使用默认的随机数生成器进行打乱
    std::random_shuffle(str.begin(), str.end());

    // 输出打乱后的结果
    std::cout << "Random shuffle: " << str << std::endl;

    return 0;
}

示例3

使用shuffle自定义随机数生成器打乱容器中的元素。

#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    // 使用自定义的随机数生成器进行打乱
    std::random_device rd;
    std::mt19937 g(rd());  // 使用 Mersenne Twister 随机数引擎
    std::shuffle(numbers.begin(), numbers.end(), g);

    // 输出打乱后的结果
    std::cout << "Custom shuffle: ";
    for (const auto& num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

示例4

使用shuffle自定义随机数生成器打乱字符串中的字符顺序。

#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";

    // 使用自定义的随机数生成器进行打乱
    std::random_device rd;
    std::mt19937 g(rd());  // 使用 Mersenne Twister 随机数引擎
    std::shuffle(str.begin(), str.end(), g);

    // 输出打乱后的结果
    std::cout << "Custom shuffle: " << str << std::endl;

    return 0;
}

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总结

random_shuffle和shuffle是C++11引入的算法函数，用于打乱容器中的元素顺序。它们提供了简单、方便的方式来增加程序的随机性和多样性。random_shuffle使用默认的随机数生成器，而shuffle允许开发者使用自定义的随机数生成器。通过使用这些函数，开发者可以实现元素的随机排列，增加代码的趣味性和可靠性。示例代码展示了如何使用这两个函数对容器中的元素和字符串的字符进行打乱，从而让读者更好地理解和使用这些算法。通过了解和使用random_shuffle和shuffle，你可以为程序引入一些随机性，使其更加丰富和灵活。