C++隨機數(shù)生成實例講解

更新時間：2016年04月13日 15:01:39 投稿：lijiao

這篇文章主要為大家詳細介紹了C++隨機數(shù)生成實例，如何利用C++來生成0——N-1之間的隨機數(shù)，感興趣的小伙伴們可以參考一下

如果讓你用C++來生成0——N-1之間的隨機數(shù)，你會怎么做？你可能會說，很簡單，看：

srand( (unsigned)time( NULL ) );
rand() % N;

仔細想一下，這個結果是隨機的嗎（當然，我們不考慮rand()函數(shù)的偽隨機性）？
不是的，因為rand()的上限是RAND_MAX，而一般情況下，RAND_MAX并不是N的整數(shù)倍，那么如果RAND_MAX % = r，則0——r之間的數(shù)值的概率就要大一些，而r+1——N-1之間的數(shù)值的概率就要小一些。還有，如果N > RAND_MAX，那該怎么辦？
下面給出一種比較合適的方案，可以生成任意范圍內(nèi)的等概率隨機數(shù) result。最后還有一個更簡單的方法。
1、如果N<RAND_MAX+1，則要去除尾數(shù)，

 R = RAND_MAX-(RAND_MAX+1)%N; //去除尾數(shù)
  t = rand();
  while( t > R ) t = rand();
  result = t % N; // 符合要求的隨機數(shù)

2、如果 N>RAND_MAX，可以考慮分段抽樣，分成[n/(RNAD_MAX+1)]段，先等概率得到段再得到每段內(nèi)的某個元素，這樣分段也類似地有一個尾數(shù)問題，不是每次都剛好分到整數(shù)段，一定或多或少有一個余數(shù)段，這部分的值如何選??？

選到余數(shù)段的數(shù)據(jù)拿出來選取，先進行一次選到余數(shù)段概率的事件發(fā)生，然后進行單獨選取：

 r = N % (RAND_MAX+1); //余數(shù)
  if ( happened( (double)r/N ) )//選到余數(shù)段的概率
  result = N-r+myrandom(r); // myrandom可以用情況1中的代碼實現(xiàn)
  else
  result = rand()+myrandom(N/(RAND_MAX+1))*(RAND_MAX+1); // 如果選不到余數(shù)段再進行分段選取

完整的代碼：

#include<iostream.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>
const double MinProb=1.0/(RAND_MAX+1);
bool happened(double probability)//probability 0~1
{
 if(probability<=0)
 {
return false;
 }
 if(probability<MinProb)
 {
 return rand()==0&&happened(probability*(RAND_MAX+1));
 }
 if(rand()<=probability*(RAND_MAX+1))
 {
 return true;
 }
 return false;
}
long myrandom(long n)//產(chǎn)生0~n-1之間的等概率隨機數(shù)
{
 t=0;
 if(n<=RAND_MAX)
 {
 long R=RAND_MAX-(RAND_MAX+1)%n;//尾數(shù)
 t = rand();
 while ( t > r )
 {
  t = rand();
 }
 return t % n;
 }
 else
 {
 long r = n%(RAND_MAX+1);//余數(shù)
 if( happened( (double)r/n ) )//取到余數(shù)的概率
 {
  return n-r+myrandom(r);
 }
 else
 {
  return rand()+myrandom(n/(RAND_MAX+1))*(RAND_MAX+1);
 }
 }
}
 
還有另外一種非常簡單的方式，那就是使用
random_shuffle( RandomAccessIterator _First, RandomAccessIterator _Last ).
例如，生成0——N-1之間的隨機數(shù)，可以這么寫
#include <algorithm>
#include <vector>
long myrandom( long N )
{
 std::vector<long> vl( N ); // 定義一個大小為N的vector
 for ( long i=0; i<N; ++i )
 {
  vl[i] = i;
 }
 std::random_shuffle( vl.begin(), vl.end() );
 return (*vl.begin());
}
random_shuffle 還有一個三參數(shù)的重載版本
random_shuffle( RandomAccessIterator _First, RandomAccessIterator _Last, RandomNumberGenerator& _Rand )

第三個參數(shù)可以接受一個自定義的隨機數(shù)生成器來把前兩個參數(shù)之間的元素隨機化。
這個方法的缺陷就是，如果只是需要一個隨機數(shù)的話，當N很大時，空間消耗很大！

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