如何在 C++ 中生成范围内的随机数
Jinku Hu
2023年10月12日
本文将演示多种 C++ 方法，讲述如何在指定的数字区间内生成随机数。
使用 C++11 <random> 库生成一个范围内的随机数
C++ 在 C++11 版本中，在新的头文件 <random> 下增加了随机数生成的标准库功能。<random> 头文件提供的 RNG 工作流功能分为两部分：随机引擎和分布。随机引擎负责返回不可预测的比特流。分布返回满足特定概率分布（如均匀、正态或其他）的随机数（类型由用户指定）。
首先，用户应该用种子值初始化随机引擎。建议使用 std::random_device 作为种子，这是系统特有的非确定性随机位的来源。它允许引擎在每次运行时产生不同的随机比特流。另一方面，如果用户需要在多个程序运行中生成相同的序列，则应使用 int 常量初始化随机引擎。
接下来，用参数初始化分布对象，参数为一个区间的最小/最大值，随机数就是从这个区间生成的。在下面的例子中，我们使用 uniform_int_distribution 并任意输出 10 个整数到控制台。
#include <iostream>
#include <random>
using std::cout;
using std::endl;
constexpr int MIN = 1;
constexpr int MAX = 100;
constexpr int RAND_NUMS_TO_GENERATE = 10;
int main() {
std::random_device rd;
std::default_random_engine eng(rd());
std::uniform_int_distribution<int> distr(MIN, MAX);
for (int n = 0; n < RAND_NUMS_TO_GENERATE; ++n) {
cout << distr(eng) << "; ";
}
cout << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
57; 38; 8; 69; 5; 27; 65; 65; 73; 4;
<random> 头文件提供了多个随机引擎，有不同的算法和效率权衡。因此，可以初始化特定的随机引擎，如下一段代码示例所示。
#include <iostream>
#include <random>
using std::cout;
using std::endl;
constexpr int MIN = 1;
constexpr int MAX = 100;
constexpr int RAND_NUMS_TO_GENERATE = 10;
int main() {
std::random_device rd;
std::mt19937 eng(rd());
std::uniform_int_distribution<int> distr(MIN, MAX);
for (int n = 0; n < RAND_NUMS_TO_GENERATE; ++n) {
cout << distr(eng) << "; ";
}
cout << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
59; 47; 81; 41; 28; 88; 10; 12; 86; 7;
使用 rand 函数生成一个范围内的随机数
rand 函数是 C 标准库的一部分，可以从 C++ 代码中调用。虽然不建议使用 rand 函数来生成高质量的随机数，但可以利用它来用任意数据填充数组或矩阵，以达到不同的目的。在本例中，该函数生成一个介于 0 和 MAX 数区间的随机整数。需要注意的是，这个函数应该用 std::srand 做种子（最好用 std::time(nullptr) 传递当前时间），以便在多次运行中产生不同的值，只有这样我们才能调用 rand。
#include <ctime>
#include <iostream>
#include <random>
using std::cout;
using std::endl;
constexpr int MIN = 1;
constexpr int MAX = 100;
constexpr int RAND_NUMS_TO_GENERATE = 10;
int main() {
std::srand(std::time(nullptr));
for (int i = 0; i < RAND_NUMS_TO_GENERATE; i++) cout << rand() % MAX << "; ";
cout << endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
输出：
36; 91; 99; 40; 3; 60; 90; 63; 44; 22;
作者： Jinku Hu
