在不重复的范围内生成随机数

Posted 2023-02-21

【中文标题】在不重复的范围内生成随机数

【英文标题】：Generate random number in range without repetition

【发布时间】：2015-12-27 04:49:42

【问题描述】：

我正在使用 C++ 在给定范围内生成 n 个统一数字，而不会重复。我想将它保存在数组（不是向量）中。我找到了一个代码，但它不允许在不重复的情况下生成数字。

std::random_device rd;     // only used once to initialise (seed) engine
std::mt19937 rng(rd());    // random-number engine used (Mersenne-Twister in this case)

std::uniform_int_distribution<int> uni(0,10-1); // guaranteed unbiased
auto random_integer = uni(rng);

比如我会生成5个0-9范围内的随机数比如

1 0 3 8 6

这是我的代码

typedef unsigned int U32, *PU32;
U32 total_num = 5;
U32 *rndArray = new U32[total_num];
for (U32 i = 0; i < total_num; i++)

    std::random_device rd  // only used once to initialise (seed) engine
    std::mt19937 rng(rd());      
    std::uniform_int_distribution<int> uni(0,10-1);
    auto random_integer = uni(rng);
    rndArray[i] = random_integer ;

第二种方式，我使用了下面的代码，它允许不重复。但在 g++ 中不支持（我在 ubuntu 中使用 g++）

#include <random>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <iostream>
typedef unsigned int U32;
int main()
        
    U32 total_num = 5;
    U32 *rndArray = new U32[total_num];
    std::random_device rd;
    std::mt19937 g(rd());
    std::vector<int> v = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
    std::shuffle(v.begin(), v.end(), g);
    for (int i=0;i<5;i++)
     
        rndArray[i]=v[i];
        std::cout<< rndArray[i] << " ";
    

    std::cout << "\n";

【参考方案1】：

有几种方法可以做到这一点。

如果随机数已经在数组中，则生成另一个，直到找到一个以前没有见过的数字。这实现起来很快，但理论上存在运行时间非常长的缺点。

在数组中创建整个范围，然后对其进行打乱。获取k个数，获取加扰数组的前k个元素。

【参考方案2】：

使用 Fisher-Yates 洗牌算法洗牌一个向量/数组，其中填充了所需范围内的所有数字：https://en.wikipedia.org/wiki/Fisher%E2%80%93Yates_shuffle

【讨论】：

如果您想要uint64_t 范围内的 100 万个数字怎么办？

【参考方案3】：

实现您想要的最简单的方法是执行用户 Untitled123 建议的操作（见下文）。编译：g++ -std=c++11 file.cpp

#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int randomize(const int &i) return rand() % i;

int main() 
    srand(unsigned(time(0)));

    int n = 10;

    vector<int> sample(n);
    // generate numbers 0 .. n-1
    iota(sample.begin(), sample.end(), 0);
    // shuffle elements
    random_shuffle(sample.begin(), sample.end(), randomize);
    // grab the first five elements after shuffling
    vector<int> chosen(sample.begin(), sample.begin() + 5);

    // do stuff

    return 0;