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C++ random_shuffle函数性能分析

2023-07-01 12:34:51 深夜i -- --

C++ random_shuffle 函数性能分析

C++是一门高效的编程语言，它提供了很多实用的函数和库，其中就包括了random_shuffle函数。这个函数可以用来随机打乱一个容器中的元素顺序，提高程序的随机性和安全性。但有人会担心这个函数的性能，下面来分析一下。

首先，random_shuffle函数的时间复杂度为O(N)，其中N是容器中元素的数量。这是因为这个函数是通过随机交换元素位置来打乱顺序的，而每次交换需要O(1)的时间。

其次，random_shuffle函数的实现方式可以影响性能。在C++11之前，这个函数是通过STL算法实现的，其代码大致如下：


template <typename RandomAccessIterator>
void random_shuffle(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last) {
  for (auto i = first; i != last; ++i) {
    auto j = first + rand() % distance(first,i+1);
    iter_swap(i, j);
  }
}

这个算法的缺点是rand()函数比较慢，而且不够随机，导致random_shuffle函数的性能并不理想。

为了解决这个问题，C++11中引入了更好的实现方式，使用了C++11提供的随机数生成器，代码如下：


template <typename RandomAccessIterator,
     typename RandomNumberGenerator>
void random_shuffle(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last,
          RandomNumberGenerator&& rng) {
  for (auto i = first; i != last; ++i) {
    auto j = first + std::uniform_int_distribution<>(0, i-first)(rng);
    iter_swap(i, j);
  }
}

这个算法使用了更好的随机数生成器，使得随机性更强，适用范围更广，性能也更好。

最后，如果容器中元素较少，比如小于10个，那么随机打乱的效果并不好，可以使用一些手动排序的方法来实现随机顺序。

综上所述，random_shuffle函数的时间复杂度为O(N)，性能受实现方式和元素数量影响，可以根据具体情况选择不同的实现方式或手动排序方法来提高随机性和效率。

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