随机数

一、概念

1、在新标准出现之前，c和c++都依赖于一个简单的c库函数rand来生成随机数，此函数生成均匀分布的伪随机函数。
2、有很多程序需要不同范围的随机数，一些应用需要浮点数，一些程序需要非均匀分布的数，对于这些，程序员需要转换rand生成的范围。
3、定义在random中的随机数库通过一组协作的类来解决这些问题，随机数引擎类和**随机数分布类。**一个引擎类生成unsigned随机数序列，一个分布类使用一个引擎类生成指定类型的，在给定范围内的、服从特定概率分布的随机数。

二、随机数引擎和分布

1、导言

通过调用一个随机数引擎对象来生成原始随机数。
c++程序不应该使用库函数rand，而应使用default_random_engine类和恰当的分布类对象。

default_random_engine e;  //生成随机数无符号数
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2、随机数引擎操作

对于大多数情况下，随机数引擎的输出是不能直接使用的。

3、分布类型和引擎

为了得到在一个指定范围内的数，我们使用一个分布类型的对象

uniform_int_distribution<unsigned> u(0,9); //此类型生成均匀分布的unsigned值
default_random_engine e;  //生成无符号随机数
for(size_t i=0;i<10;++i)
cout<<u(e)<<" ";
cout<<endl;
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分布类型定义了一个调用运算符，它接受一个随机数引擎作为参数，分布对象使用它的引擎参数生成随机数，并将其映射到指定的分布。

4、引擎生成一个数值序列

一个给定的随机数发生器一直会生成相同的随机数序列，一个函数如果定义了局部的随机数发生器，应该将其定义为static的，否则每次调用函数都会生成相同的序列。

#include
#include
using namespace std;
void noStatic()
{
	uniform_int_distribution<unsigned> u(0, 9); //此类型生成均匀分布的unsigned值
	default_random_engine e;  //生成无符号随机数
	for (size_t i = 0; i < 10; ++i)
		cout << u(e) << " ";
	cout << endl;
}
void Static() {
  static uniform_int_distribution<unsigned> u(0, 9); //此类型生成均匀分布的unsigned值
  static default_random_engine e;  //生成无符号随机数
	for (size_t i = 0; i < 10; ++i)
		cout << u(e) << " ";
	cout << endl;
}
int main() {
	cout << "调用noStatic版本：" << endl;
	noStatic();
	cout << "再次调用noStatic版本：" << endl;
	noStatic();
	cout << "调用Static版本：" << endl;
	Static();
	cout << "再次调用Static版本：" << endl;
	Static();

}
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定义在函数外面，就不用担心这种情况。

5、设置随机数发生器种子

5.1、我们通常希望每次运行程序都会生成不同的随机结果，可以通过提供一个种子来达到这个目的，种子就是一个数值，引擎可以利用他从序列中一个新位置重新开始生成随机数。

default_random_engine e1;  //使用默认种子
default_random_engine e2(1235565);  //使用给定种子
default_random_engine e3;  
e3.seed(32767);   //调用seed设置一个新种子
default_random_engine e4(32767);
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e3和e4具有相同的种子，它们会生成相同的序列。

5.2、选择一个好的种子，是极其困难的，最常用的方法是调用系统函数time，这个函数定义在头文件ctime中。

default_random_engine e1(time(0));  //稍微随机些的种子
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6、其他随机数分布

6.1、生成随机实数

uniform_real_distribution 类型  //生成随机实数
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default_random_engine e;
uniform_real_distribution<>u(0,1);  //生成0~1之间的随机实数
uniform_real_distribution<double>u(0,1);  //生成0~1之间的随机实数
cout<<u(e)<<endl;
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默认类型为double类型

6.2、非均匀分布

default_random_engine e;
normal_distribution<>u(4,1.5);  //均值为4，标准差1.5
cout<<u(e)<<endl;
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6.3、bernoulli_distribution类

此分布总是返回一个bool值，返回true的概率是一个常数，此概率为0.5

default_random_engine e;
bernoulli_distribution<>u;  
cout<<u(e)<<endl;
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