RNG 函数 C++

Posted 2023-02-16

【中文标题】RNG 函数 C++

【英文标题】：RNG function C++

【发布时间】：2019-06-03 23:01:11

【问题描述】：

我正在尝试用 C++ 编写一个函数，该函数每次返回一个介于 0 和 1 之间的随机浮点/双精度值，每次都具有不同的值。

我尝试了几种不同的 srand、rand 和 RAND_MAX 方向，但每次运行代码时，每次都应该更改的某些值具有恒定值。我有一个术语，即 x = 20 * randomnumber() 但每次它都会为 x 返回相同的值。无论我多久运行一次代码。这是我的功能。

double randomnumber()

    srand(time(NULL))
    double r1 = ((double)rand()) / RAND_MAX);

    return r1;

我想要它做的是生成一个介于 0 和 1 之间的浮点数，这样当我乘以另一个整数时，我会得到一个介于 0 和该整数之间的值。注意：我知道有一个函数可以在 0 和数字之间显式执行此操作，但我正在编写的代码最好每次都乘以一个随机数。

提前致谢。

【问题讨论】：

std::uniform_real_distribution<>(0.0,1.0)?

警告：使用rand() is highly problematic，我们强烈建议您使用合适的random number generator facility in the Standard Library，以产生高质量的随机值。您使用time(NULL) 作为随机数种子意味着如果在同一秒内运行，这将产生相同的结果，并且在许多平台上rand() 是barely random at all。

理论上，如果我将其更改为此处所述的均匀真实分布，它会解决问题吗？ --挖掘漫画顺便说一句

在这里查看why you should call srand() only once。

不幸的是，这个帖子上有很多关于 RNG 好坏的噪音。但很可能最大的问题是@CostantinoGrana 指出的问题：您应该只在程序开始时调用srand() 一次，而不是每次在您的方法中。即使您使用更好的 PRNG，按照您的方式播种仍然会破坏它的随机性。

【参考方案1】：

最好的方法是使用 C++ 的随机数库，不是rand()。

我们可以很容易地做到这一点：

#include <random>

double randomnumber() 
    // Making rng static ensures that it stays the same
    // Between different invocations of the function
    static std::default_random_engine rng;

    std::uniform_real_distribution<double> dist(0.0, 1.0); 
    return dist(rng); 

这将每次生成一个新的随机数，并且每次运行程序时都会生成相同的随机数序列。如果我运行

int main() 
    for(int i = 0; i < 10; i++) 
        std::cout << randomnumber() << '\n'; 
    

那我看看

0.131538
0.45865
0.218959
0.678865
0.934693
0.519416
0.0345721
0.5297
0.00769819
0.0668422

随机初始化生成器。如果您想在每次运行程序时生成不同的随机数，则必须使用随机种子初始化生成器。生成一个非常容易：

auto getRandomSeed() 
    -> std::seed_seq

    // This gets a source of actual, honest-to-god randomness
    std::random_device source;

    // Here, we fill an array of random data from the source
    unsigned int random_data[10];
    for(auto& elem : random_data) 
        elem = source(); 
    

    // this creates the random seed sequence out of the random data
    return std::seed_seq(random_data + 0, random_data + 10); 

一旦我们有了这个种子，我们就可以修改randomnumber() 来创建带有随机种子的生成器：

#include <random>

double randomnumber() 
    // Making rng static ensures that it stays the same
    // Between different invocations of the function
    static auto seed = getRandomSeed(); 
    static std::default_random_engine rng(seed);

    std::uniform_real_distribution<double> dist(0.0, 1.0); 
    return dist(rng); 

【参考方案2】：

您的代码中一切正常 - 也许您对结果进行了取整而没有注意到更改。运行程序在第 4 位小数后依次变化双倍。 在我的平台中，从 time(...) 返回的 time_t 正在缩小转换为 unsigned int - 检查这一点。并且种子生成器一次就足够了 - 不是每个 randomnumber() 调用。您写道，您将结果用于蒙特卡罗模拟 - 生产中的蒙特卡罗模拟需要高质量的随机数 - 而不是 rand() 可能产生的。

#include <stdlib.h>     /* srand, rand */
#include <time.h>       /* time */
#include <iostream>

double randomnumber()

    double r1 = (double)rand() / RAND_MAX;

    return r1;


int main()

    srand(time(NULL));
    std::cout << randomnumber() << std::endl;