如何在 C++ 中生成一個隨機浮點數
Jinku Hu
2023年10月12日
本文將介紹幾種在 C++ 中生成隨機浮點數的方法。
使用 C++11 <random> 庫生成隨機浮點數的方法
該方法是當代 C++ 中推薦的生成高質量隨機數的方法。首先，應該初始化 std::random_device 物件。它為隨機引擎種子生成不確定的隨機位，這對於避免產生相同的數字序列至關重要。在這個例子中，我們使用 std::default_random_engine 來生成偽隨機值，但你可以宣告特定的演算法引擎（參見完整列表這裡）。接下來，我們初始化一個均勻分佈，並傳遞最小/最大值作為可選引數。
結果，我們向控制檯輸出 5 個隨機浮點數。
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <random>
using std::cout;
using std::endl;
using std::setprecision;
constexpr int FLOAT_MIN = 10;
constexpr int FLOAT_MAX = 100;
int main() {
std::random_device rd;
std::default_random_engine eng(rd());
std::uniform_real_distribution<> distr(FLOAT_MIN, FLOAT_MAX);
for (int n = 0; n < 5; ++n) {
cout << setprecision(10) << distr(eng) << "\n";
}
return EXIT_SUCCESS;
}
輸出：
19.54383877
92.41870106
92.42645927
93.53035308
39.09127952
前一個版本實際上生成的是雙精度浮點數(64 位 )。你可以通過指定 float、double 或 long double 到 std::uniform_real_distribution< T > 來自定義浮點型別。請注意，如果引數不是其中之一，則會產生未定義的行為。下面的示例生成單精度浮點數：
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <random>
using std::cout;
using std::endl;
using std::setprecision;
constexpr int FLOAT_MIN = 10;
constexpr int FLOAT_MAX = 100;
int main() {
std::random_device rd;
std::default_random_engine eng(rd());
std::uniform_real_distribution<float> distr(FLOAT_MIN, FLOAT_MAX);
for (int n = 0; n < 5; ++n) {
cout << setprecision(10) << distr(eng) << "\n";
}
return EXIT_SUCCESS;
}
使用 rand 函式生成隨機浮點數
rand 函式來自 C 庫，如果要求質量隨機性，不推薦使用。該函式生成一個介於 0 和 RAND_MAX 之間的偽隨機整數（兩者都包含在內）。由於 RAND_MAX 值與實現有關，保證最小值只有 32767，所以 rand 生成的數字具有受限的隨機性。需要注意的是，這個函式應該用 std::srand 做種子（最好是傳遞當前時間引數），然後我們就可以用一些繁瑣的算術來生成隨機的浮點數。
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <random>
using std::cout;
using std::endl;
using std::setprecision;
constexpr int FLOAT_MIN = 10;
constexpr int FLOAT_MAX = 100;
int main() {
std::random_device rd;
std::default_random_engine eng(rd());
std::uniform_real_distribution<float> distr(FLOAT_MIN, FLOAT_MAX);
for (int n = 0; n < 5; ++n) {
cout << setprecision(10) << distr(eng) << "\n";
}
cout << endl;
std::srand(std::time(nullptr));
for (int i = 0; i < 5; i++)
cout << setprecision(10)
<< FLOAT_MIN +
(float)(rand()) / ((float)(RAND_MAX / (FLOAT_MAX - FLOAT_MIN)))
<< endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
作者： Jinku Hu
