C++ 生成 0 到 100,000 之间的随机数答案

【问题标题】：C++ generate a random number between 0 and 100,000C++ 生成 0 到 100,000 之间的随机数
【发布时间】：2013-11-03 22:00:23
【问题描述】：

最好的方法是什么？我的编译器显示 RAND_MAX = 32,767。所以我很好奇如何获得 0 到 100,000 之间的统一随机生成值？

【问题讨论】：

使用<random> 标头。
见std::uniform_int_distribution和朋友们。

标签： c++ random g++ solaris

【解决方案1】：

我将把 juanchopanza 的评论作为答案。

如果您的编译器提供 <random> 标头 (C++11)，请使用它。

std::random_device rd;
std::mt19937 gen(rd());
std::uniform_int_distribution<> dis(0, 10000);

std::cout << dis(gen) << std::endl;

【讨论】：

如果由于某种原因您不能或不想这样做，请使用具有足够位的生成器（或将 2 个调用与 shift 和 or 结合起来），将其屏蔽为下一个最接近的 2 次幂（在您的情况下& 131071，并拒绝任何大于 100,000 的值。请注意，这具有不确定的运行时间，但这是获得无偏分布的唯一直接方法。不要使用模运算符。
@Damon: & 131071 当然是伪装的模运算符% 131072，所以说永远不要使用模运算符有点虚伪。每当(rand_max + 1) mod n > 0 时，模数（以任何形式）都会有偏差。
@MSalters：虽然在这种情况下，伪装的模运算符真的不是模运算符。屏蔽无偏数的最低 N 位不会以任何方式偏向这些位。这确实是一个重要的区别。当然，在RAND_MAX 中有 15 位并试图神奇地从中提取 17 位是行不通的（如果你想这样称呼它，那就是“偏见”，但这就是为什么我说需要结合两个随机数，例如rand()|(rand()<<15) 之类的东西来拥有足够的随机位。无论您是否移动它们，随机位都是同样随机的，并且 ...
...无论您切掉底部的 5 位、10 位还是 17 位，它们都是同样随机的（嗯，伪随机）。如果不是，则随机数生成器已损坏。另一方面，模（不是 2 的幂）增加了偏差，因为它使数字环绕。即使这些位之前是（伪）随机的，它们也不会是之后的。好吧，它们仍然是“随机的”，但有些出现的频率是其他的两倍。
@Damon：屏蔽掉无偏数字的低位肯定会产生偏差。简单地说，给定 [0,2] 范围内的无偏数，屏蔽低位将以 2/3 的概率给出 0。给定 [0,8] 范围内的数字，模 2 将再次产生偏差（0 有 5/9 的机会），但模 3 不会（所有结果都有 1/3 的机会）。为什么？ (8+1) modulo 2 > 0 但(8+1) modulo 3 = 0.

【解决方案2】：

你应该下载并使用一个严肃的 PRNG，比如 Gnu Scientific Library 中提供的那些。

【讨论】：

我们已经有了标准的严重 PRNG（Boost 也有一些）。
@chris 最近的 C++ 标准，是的。他的编译器，不一定。
嗯，这就是 Boost 的真正用途。您几乎可以假设每个 C++ 开发人员都拥有它。
@chris 所以我们都说他可能会从使用正确完成工作的外部库中受益。他有选择是一件好事。
不能使用外部库。这是一个学校项目，如果教授。他的系统上没有。我不能把它放在我的身上。我以前从来不需要大于 10,000 的随机数

【解决方案3】：

我很久以前在某个网站上发现了以下功能。作者声称函数提供了良好的一致性。

#define RS_SCALE (1.0 / (1.0 + RAND_MAX))
double drand(void) 
{
    double d;
    do {
       d = (((rand () * RS_SCALE) + rand ()) * RS_SCALE + rand ()) * RS_SCALE;
    } while (d >= 1); /* Round off */
    return(d);
}

正如下面的评论中所指出的，这给出了 0..1 范围内的答案，所以你必须乘以 100000，即drand()*100000。

【讨论】：

这会返回 [0, 1) 未能回答问题。
应该注意rand（RAND_MAX 为 32k）中没有足够的位来处理这种事情。除非您执行一些技巧，例如两次调用 rand 并合并输出，否则您的分配中将存在“漏洞”。
@Damon 我不明白为什么由于 RAND_MAX=32k 会出现孔。如果给出 drand() 的分布在 [0,1) 范围内是均匀的（并且在此范围内没有孔），那么它与 100000 的缩放比例在 [0,100000）范围内也将是均匀的并且没有孔，将不是吗？
@IgorPopov：不，FP 数学不遵循真实数学的规则。在 0 和 1.0 之间有有限数量的 double 值，在 0 和 100000.0 之间有更多 double 值。（在数学上，两组大小相等）。根据鸽巢原理，一定有洞。也就是说，double 通常在 0 和 1 之间具有大约 2^62 个值的 IIRC。（一半的数字是正的，一半的正值介于 1 和无穷大之间）。显然，您需要 5 次调用 rand() 才能获得超过 60 位，以避免出现漏洞。

【解决方案4】：

我发现首先是#include <time.h>，然后您可以写srand(time(NULL)); 将值植入随机函数。那么你所要做的就是使用这条线：(rand() % 99999 + 1);。这应该会给你一个介于 0 到 100,000 之间的随机值。如果需要，您也可以将其分配给变量：int myVar = (rand() % 99999 + 1);。希望有帮助！（而且我希望我是完全正确的。我仍在获得 CS 学位并仍在学习 C++，但我之前已经这样做了，并且成功了。）

【讨论】：

rand() 将返回的最大值是 RAND_MAX，通常为 32,767。

【解决方案5】：

这是您的代码：

100000.0f * ((float)rand() / 32767.0f)

这将产生从 0 到 100000 的随机浮点数，但您可以在此处使用 100000 以外的任何正数。

更新：

确实（感谢下面 psj 的评论）我已经意识到上面覆盖了大约 0..100000 范围的 1/3。

【讨论】：

一致性取决于 rand() 这里所以我也不确定 ;-)
@MihaiMaruseac 我确定不是。它只能产生[0,100000]范围内大约三分之一的整数。
所做的只是缩放一个数字随机数，您将错过大部分范围。