如何使用C++ 11標準庫生成一個隨機數

Question

新的C++ 11標準有一整章專用於隨機數生成器。但這樣做我怎麼執行用於編碼這樣最簡單，最常見的任務，但沒有訴諸標準C庫：

srand((unsigned int)time(0)); 
int i = rand();

是否有隨機數的發動機，分佈和種子合理的默認值是人們可以使用現成的盒子？

Answer 1

你應該能夠做這樣的事情：

std::default_random_engine e((unsigned int)time(0)); 
int i = e(); 

的default_random_engine的質量依賴於實現。您也可以使用std::min_rand0或std::min_rand。

也許一種更好的種子隨機引擎的方法是使用真實的隨機數，而不是使用time。

E.g.

​​

Answer 2

如果你的現有代碼的新標準之前是適當的，那麼它將繼續。新的隨機數發生器被添加用於需要更高質量的僞隨機性的應用，例如，隨機模擬。

Answer 3

隨機數字的產生是一個難題。沒有真正的隨機的方式來做到這一點。如果你只是隨機產生一個遊戲環境，那麼你的方法應該沒問題。 rand（）有幾個缺點。

如果您需要隨機性來生成加密密鑰，那麼您是S.O.L.在這種情況下，最好的辦法是去操作系統，通常有機制。在隨機（）的POSIX上（或者如果你這麼處理，可以從/ dev/random中讀取）。在Windows中可以使用的CryptoAPI：

https://www.securecoding.cert.org/confluence/display/seccode/MSC30-C.+Do+not+use+the+rand%28%29+function+for+generating+pseudorandom+numbers

Answer 4

你可以使用RC4來生成隨機字節。這可能有你想要的屬性。這是快速和相當簡單的實施。當種子已知時，序列在所有實現中都是可重複的，而當種子未知時，序列是完全不可預知的。 http://en.wikipedia.org/wiki/RC4

Answer 5

我在我的項目中使用下面的代碼。 '引擎'和'發行'可以是圖書館提供的內容之一。

#include <random> 
#include <functional> 
#include <iostream> 
... 
std::uniform_int_distribution<unsigned int> unif; 
std::random_device rd; 
std::mt19937 engine(rd()); 
std::function<unsigned int()> rnd = std::bind(unif, engine); 

std::cout << rnd() << '\n'; 

Answer 6

統一和簡化一些已經提供我就總結到的樣本：

// Good random seed, good engine 
auto rnd1 = std::mt19937(std::random_device{}()); 

// Good random seed, default engine 
auto rnd2 = std::default_random_engine(std::random_device{}()); 

// like rnd1, but force distribution to int32_t range 
auto rnd3 = std::bind(std::uniform_int_distribution<int32_t>{}, std::mt19937(std::random_device{}())); 

// like rnd3, but force distribution across negative numbers as well 
auto rnd4 = std::bind(std::uniform_int_distribution<int32_t>{std::numeric_limits<int32_t>::min(),std::numeric_limits<int32_t>::max()}, std::mt19937(std::random_device{}())); 

然後我進行了一些測試，看看默認的樣子：

#include <random> 
#include <functional> 
#include <limits> 
#include <iostream> 

template<class Func> 
void print_min_mean_max(Func f) { 
    typedef decltype(f()) ret_t; 
    ret_t min = std::numeric_limits<ret_t>::max(), max = std::numeric_limits<ret_t>::min(); 
    uint64_t total = 0, count = 10000000; 
    for (uint64_t i = 0; i < count; ++i) { 
     auto res = f(); 
     min = std::min(min,res); 
     max = std::max(max,res); 
     total += res; 
    } 
    std::cout << "min: " << min << " mean: " << (total/count) << " max: " << max << std::endl; 
} 

int main() { 
    auto rnd1 = std::mt19937(std::random_device{}()); 
    auto rnd2 = std::default_random_engine(std::random_device{}()); 

    auto rnd3 = std::bind(std::uniform_int_distribution<int32_t>{}, std::mt19937(std::random_device{}())); 
    auto rnd4 = std::bind(std::uniform_int_distribution<int32_t>{std::numeric_limits<int32_t>::min(),std::numeric_limits<int32_t>::max()}, std::mt19937(std::random_device{}())); 

    print_min_mean_max(rnd1); 
    print_min_mean_max(rnd2); 
    print_min_mean_max(rnd3); 
    print_min_mean_max(rnd4); 
} 

主要生產的輸出：

min: 234 mean: 2147328297 max: 4294966759 
min: 349 mean: 1073305503 max: 2147483423 
min: 601 mean: 1073779123 max: 2147483022 
min: -2147481965 mean: 178496 max: 2147482978 

因此，我們可以看到，mt19937和default_random_engine具有不同的默認範圍，因此建議使用uniform_int_distribution。

另外，即使在使用有符號整數類型時，uniform_int_distribution的默認值是[0，max_int]（非負）。必須明確提供範圍，如果你想全範圍。

最後，its important to remember this有時喜歡這些。

Answer 7

你在這裏。隨機雙打範圍：

// For ints 
// replace _real_ with _int_, 
// <double> with <int> and use integer constants 

#include <random> 
#include <iostream> 
#include <ctime> 
#include <algorithm> 
#include <iterator> 

int main() 
{ 
    std::default_random_engine rng(std::random_device{}()); 
    std::uniform_real_distribution<double> dist(-100, 100); //(min, max) 

    //get one 
    const double random_num = dist(rng); 

    //or.. 
    //print 10 of them, for fun. 
    std::generate_n( 
     std::ostream_iterator<double>(std::cout, "\n"), 
     10, 
     [&]{ return dist(rng);}); 
    return 0; 
}