对象数组的构造函数中的随机数

Question

首先，对不起，如果这是一个愚蠢的问题，但我最近学习了如何处理课程。 我的问题是我创建了一个构造函数，它给每个数据成员一个随机数，语法如下：

#include <random>

...

//Constructor
cSystem::cSystem(void)
{
//Range of random numbers
double lower_bound = -100;
double upper_bound = 100;
std::uniform_real_distribution<double> unif(lower_bound,upper_bound);
std::default_random_engine re;

/*Initialization of data members*/
sMass=1.0014;
sPositionX= unif(re);
sPositionY= unif(re);
}

但是，我想在我的主函数中创建一个由这些“系统”组成的数组

int main (void)
{
cSystem systems[numsist]; //numsist is a constant defined to be 1000

//Function that writes its characteristics in a file using a method that returns positions
getPositions(systems);

return 0;
}

但在文件中，我得到了

-73.6924    -8.26997
-73.6924    -8.26997
-73.6924    -8.26997

我以为我正在遍历数组的每个元素的构造函数，给它一个不同的随机值，但似乎在开始时给出了一个值，然后在整个向量中重复。 我该怎么做才能获得一个以随机方式初始化每个元素的构造函数？

注意：我每次运行程序时也得到相同的值，我想种子没有改变，为什么会这样？

Answer 1

我的问题是我创建了一个构造函数，它给每个数据成员一个随机数

• 当您将 PRNG 设为默认构造时，您并未播种它。每次都会以默认状态开始。
• PRNG 不应归任何one 类所有。播种它的成本很高，并且它应该由需要生成随机数的所有函数（每个线程）共享 - 所以将它与任何类分开。

我更喜欢选择某个 PRNG，但默认情况下，它可能如下所示：

std::default_random_engine& prng() {
    // seed only one PRNG per thread that needs is:
    static thread_local std::default_random_engine gen(std::random_device{}());
    return gen;
}

在您在程序中使用的每个分布函数（成员函数或其他函数）中，您现在可以调用prng() 来获取生成器，播种一次 而不是过度播种。

Answer 2

对于cSystem 的每个实例，您将获得相同的sPositionX 和sPositionY 值，因为每次调用构造函数时您都在创建std::uniform_real_distribution<double> 和std::default_random_engine。

您需要创建一次并在构造函数中重用它们。一种方法是创建类范围 static 对象。

struct cSystem
{
   ...

   static std::uniform_real_distribution<double> unif;
   static std::default_random_engine re;
};

只需在构造函数中使用它们。

这是一个完整的程序。

#include <random>
#include <iostream>

struct cSystem
{
   cSystem();

   double sPositionX;
   double sPositionY;
   double sMass;

   static std::uniform_real_distribution<double> unif;
   static std::default_random_engine re;
};

std::uniform_real_distribution<double> cSystem::unif(-100, 100);
std::default_random_engine cSystem::re;

//Constructor
cSystem::cSystem()
{
   /*Initialization of data members*/
   sMass=1.0014;
   sPositionX= unif(re);
   sPositionY= unif(re);
}

void getPositions(cSystem* systems)
{
   for (unsigned i = 0; i < 3; ++i )
   {
      std::cout << systems[i].sPositionX << " " << systems[i].sPositionY << std::endl;
   }
}

int main (void)
{
   cSystem systems[3];

   getPositions(systems);

   return 0;
}

在https://ideone.com/bS8E4u查看它。

更新，以回应 OP 的评论。

您可以如下初始化re，以便在程序反复运行时得到不同的随机数。

std::default_random_engine cSystem::re{std::random_device()()};