排除范围内的 C++ 随机数答案

【问题标题】：C++ Random number within range with exclusion排除范围内的 C++ 随机数
【发布时间】：2013-02-17 09:46:11
【问题描述】：

我想生成 0 到 5 范围内的随机数，但例如在某些情况下我不需要数字 3，我只需要 0、1、2、4、5。如何生成随机数在范围内，但可以选择排除我不需要的数字。

【问题讨论】：

那么如果你排除了 3，那么其余的数字是否应该得到统一的概率？不谈概率分布就谈不上随机数。
你介意我删除 Qt 标签吗？谢谢;)
可能是 stackoverflow.com/questions/6443176/… 的副本，但上下文尚不清楚。
是 0..5 和一个数字，仅排除一个示例，您计划使用更大的范围。由于可扩展性，这很重要。当使用 0..1000000000 并排除一半的数字时，肯定会更棘手
放弃并重试？

标签： c++

【解决方案1】：

这是另一个使用 C++ 11 的现代特性的解决方案。

#include <functional>
#include <iostream>
#include <ostream>
#include <random>

int main()
{
    std::random_device rd;

    unsigned long seed = rd();
    std::cout << "seed " << seed << std::endl;

    std::mt19937 engine(seed);

    // Distribution  {0, 1, 2, 4, 5}
    std::discrete_distribution<> dist {{1, 1, 1, 0, 1, 1}};
    auto rng = std::bind(dist, std::ref(engine));

    const int n = 10;
    for (int i = 0; i != n; ++i)
    {
        int x = rng();
        std::cout << x << std::endl;
    }

    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

您要排除的数字在编译时是否已知？然后应该做一个简单的查找表：

static int table[] = {0, 1, 2, 4, 5};
int index = rand() % (sizeof table / sizeof *table);
int number = table[index];

当然，rand() 是一个糟糕的伪随机数生成器，但这是另一个话题。

【讨论】：

rand 本身怎么可能是一个糟糕的伪随机数生成器？当然这取决于实施？
我发现这个解决方案是最好的，但我使用的是 rand()。如果随机数有更好的功能，请告诉我。
@Alen C++11 添加了一个充满随机数生成器的整个标头：<random>

【解决方案3】：

循环扔掉 3：

template <typename Rng>
int rand_no_three (Rng& rng)
{
    std::uniform_int_distribution<> dist (0, 5);
    int c;

    do {
       c = dist (rng);
    } while (c == 3);

    return c;
}

示例用法：

std::mt19937 rng;
int c = rand_no_three (rng);

【讨论】：

【解决方案4】：

如果您有内存限制，这是一种无需查找表的方法。

int map_fun(int i)
{ 
  switch(i)
  {
    case 3: return 4;
    case 4: return 5;
  }
  return i;
}

int main()
{
   int i= map_fun(random_between(0, 4));
}

【讨论】：

【解决方案5】：

这是一个使用这篇文章中的 java 代码的示例：How can I generate a random number within a range but exclude some? 翻译成 c++。

这有点通用，没有使用不必要的循环。

我还做了一个分布、范围和发生率——在这个程序中检查：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cstdlib>
#include <time.h>
#include <map>
using namespace std;


int getRandomWithExclusion(int start, int end, vector<int> &excludes){
    unsigned int max = end - start + 1 - excludes.size();
    int random = start+(rand() % max);
    for (unsigned int i = 0;i<excludes.size();i++) {
        int ex = excludes[i];
        if (random < ex){
            break;
        }
        random++;
    }
    return random;
}

int main()
{
    srand (time(NULL));
    vector<int> excl;

    map<int,int> distMap;

    excl.push_back(-2);
    excl.push_back(3);




    for(int i=0;i<100000;i++){

        int val = getRandomWithExclusion(-5,5,excl);
        if (distMap.find(val) == distMap.end()){
            distMap[val]=0;
        }
        int key = distMap[val]+1;
        distMap[val]=key;
    }
    map<int, int>::iterator p;
    for(p = distMap.begin(); p != distMap.end(); p++) {
        cout << p->first <<" occurs " <<p->second << endl;

    }

    cout << "seems legit: even distributed and correct" << endl;

    return 0;
}

【讨论】：

excl 向量似乎需要对其值进行升序排序，对吧？

【解决方案6】：

这个 c++ 函数应该处理这个任务：

int getRandomIntExcludingRange(int start, int end, int start_range, int end_range) {

    // handle bad input gracefully
    if (start > end) {
        std::swap(start, end);
    }
    if (start_range > end_range) {
        std::swap(start_range, end_range);
    }
    std::clamp(start_range, start, end);
    std::clamp(end_range, start, end);

    auto range_length = end_range - start_range;
    auto adj_end      = end - range_length;
    auto shifted_end  = adj_end - start;

    int rand_int = (rand() % shifted_end) + start;

    if (rand_int >= start_range) {
        rand_int = (rand_int - start_range) + end_range;
    }
    return rand_int;
}

【讨论】：