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如何在C++中生成随机数函数？

2023-07-08 13:59:48 深夜i -- --

C++ 随机数函数生成方法

在编写C++代码的过程中，经常需要使用随机数函数来生成随机数。随机数是指数字或数值的序列，这些数字出现的顺序和大小是不可预测的。在本文中，我们将介绍如何在C++中生成随机数函数。

C++标准库提供了两种生成随机数的方式：C语言的rand()函数和C++11引入的random库。

1. rand()函数

rand()函数是C语言中生成随机数的函数，也被C++所继承。该函数用当前时间作为随机数发生器的种子，返回0到RAND_MAX之间的一个随机整数。

如下是使用rand()函数生成随机数的基本语法：


#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iostream>
// 生成布尔随机数
bool getRandomBool() {
  return (rand() % 2) == 1;
}
// 生成1到maxValue之间整数的随机数
int getRandomInt(int maxValue) {
  return rand() % maxValue + 1;
}
// 生成指定范围内的随机数
int getRandomInScope(int from, int to) {
  return rand() % (to - from + 1) + from;
}
int main() {
  srand((unsigned) time(0));
  std::cout << "bool : " << getRandomBool() << std::endl;
  std::cout << "int : " << getRandomInt(100) << std::endl;
  std::cout << "int : " << getRandomInScope(10, 30) << std::endl;
  return 0;
}

需要注意的是，rand()函数在多次调用时，生成的序列是重复的。如果需要生成不同的随机数序列，则需要在每次程序运行时都设置种子，以随机生成不同的序列。以上代码中的`srand((unsigned) time(0))`就是用当前时间作为种子，实现随机生成不同的序列。

2. random库

C++11引入了random库，该库提供了更加丰富的随机数生成器，可以生成不同类型的随机数（如整数、浮点数、布尔值等）。

使用random库可以分为三个步骤：

步骤1：创建随机数生成器。随机数生成器是一个随机数引擎，我们可以创建不同类型的引擎。常见的引擎有minstd_rand、mt19937、ranlux24和default_random_engine等。

步骤2：定义随机数分布。题目所需要的随机数通常具有一定的规律，如可以控制随机数的上下界等。因此，我们需要根据需要定义不同的随机数分布。常见的分布有uniform_int_distribution、uniform_real_distribution和bernoulli_distribution等。

步骤3：生成随机数。根据前两个步骤的定义，最后就可以生成需要的随机数了。

下面是一个生成整数随机数的例子：


#include <iostream>
#include <random>
int main()
{
  // 创建引擎
  std::random_device rd;
  std::mt19937 eng(rd());
  // 定义分布
  std::uniform_int_distribution<> distr(1,6);
  // 生成随机数
  for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    std::cout << distr(eng) << std::endl;
  }
  return 0;
}

以上代码中的`std::mt19937`是引擎类型中的一种，`std::uniform_int_distribution<> distr(1,6)`是随机数分布类型中的一种。`distr(eng)`就是用引擎生成一个随机数。

总结：

本文介绍了两种在C++中生成随机数的方法，一种是使用原始的rand()函数，另一种是使用C++11引入的random库。两种方法都可以生成需要的随机数，不同之处在于random库提供了更加丰富的随机数生成器和分布类型，可以更好地满足题目要求。

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