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C++如何生成不重复的随机数？

2023-06-30 04:16:08 深夜i -- --

C++ 生成不重复随机数

在编程中，生成随机数是很常见的操作，它常用于测试、模拟和随机化等场景。在C++中，我们可以使用库函数来生成随机数，但有时候需要保证随机数的生成不重复，特别是在游戏开发和密码学等领域。那么，C++如何生成不重复的随机数呢？下面介绍几种方法。

1. 使用洗牌算法

洗牌算法是一种将数组乱序的算法，我们可以把要生成的随机数放在一个数组中，然后通过洗牌算法打乱顺序，最后取出前几个数即可。这种方法不需要额外的空间来存储生成的随机数，因此比较节省资源。洗牌算法的基本思想是，每次将数组中的一个元素随机交换到另一个位置，最终打乱整个数组。下面给出一个示例代码：


#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ctime>
int main() {
 srand(static_cast<unsigned int>(time(nullptr))); // 设置随机种子
 std::vector<int> nums 8; // 要生成的随机数
 std::random_shuffle(nums.begin(), nums.end()); // 洗牌
 for (int i = 0; i < 5; ++i) {
  std::cout << nums[i] << " "; // 取前5个随机数
 }
 std::cout << std::endl;
 return 0;
}

2. 使用set容器

set是C++ STL中的一个容器，它可以自动去重，即每次插入相同的元素只会保留一个。我们可以使用set容器来生成不重复的随机数，具体实现可参考下面的示例代码：


#include <set>
#include <ctime>
int main() {
 std::set<int> nums; // 存储生成的随机数
 srand(static_cast<unsigned int>(time(nullptr))); // 设置随机种子
 while (nums.size() < 5) { // 生成5个不重复的随机数
  nums.insert(rand() % 10 + 1);
 }
 for (auto& num : nums)
  std::cout << num << " ";
 
 std::cout << std::endl;
 return 0;
}

3. 使用随机数生成器

在C++11中，增加了一个random库，它提供了一组标准随机数生成器和分布函数，可以更灵活地生成随机数。我们可以通过使用随机数生成器，每次生成的随机数都是不重复的。以下是一个示例代码：


#include <random>
#include <iostream>
int main() {
 std::set<int> nums; // 存储生成的随机数
 std::random_device rd; // 随机种子
 std::mt19937 gen(rd()); // 随机数生成器
 std::uniform_int_distribution<int> dis(1, 10); // 随机数分布
 while (nums.size() < 5) { // 生成5个不重复的随机数
  nums.insert(dis(gen));
 }
 for (auto& num : nums)
  std::cout << num << " ";
 
 std::cout << std::endl;
 return 0;
}

以上是C++生成不重复的随机数的几种方法，具体选择哪种方法取决于具体需求。在实际应用中，比较常用的是洗牌算法和随机数生成器。无论哪种方法，都需要设置好随机种子，保证每次生成的随机数是不重复的。

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