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C++实现生成不重复的随机数算法

2023-07-14 05:39:10 深夜i -- --

C++ 随机数不重复算法实现

在计算机编程中，随机数生成是一个非常常见的需求。在某些情况下，我们需要生成一组随机数，而这些随机数又不能重复。今天我们将介绍一种使用C++实现的生成不重复随机数算法。

1. 随机数生成

在C++中，我们可以使用rand()函数来生成一个随机数。该函数的返回值为一个整型数，其范围为0到RAND_MAX之间。RAND_MAX的值是依赖于不同的编译器的，但通常都是2^15或2^31-1。注意，rand()函数每次被调用时都会返回不同的值。

2. 不重复随机数生成

如果我们只需要生成一组随机数，那么使用rand()函数就足够了。但是，如果我们需要生成一组不重复的随机数，该怎么办呢？

一种常见的方法是使用一个数组，将已经生成的随机数存储在其中，每次生成随机数时先检查数组是否已经包含该随机数，如果已经包含，则重新生成一个随机数，直到找到一个不在数组中的随机数。此方法的缺点是，在需要生成大量随机数时，每次检查数组是否包含随机数的开销将变得非常大。

另一种方法是使用C++标准库中的set容器。set容器是一个集合，其中不能有重复的元素。每次生成随机数后，将该数插入set中，如果set中已经包含该数，则需要重新生成一个随机数。由于set容器自动维护元素的顺序，并且能够高效地插入、删除和查找元素，因此使用set容器实现不重复随机数生成算法是一个不错的选择。

下面是使用set容器实现不重复随机数生成的C++代码：


#include <iostream>
#include <set>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
int main()
{
  const int N = 10; // 需要生成的随机数的数量
  const int MAX_VALUE = 100; // 随机数的最大值
  std::set<int> nums; // 存储随机数的集合
  // 随机数生成器初始化
  std::srand(std::time(nullptr));
  // 生成不重复的随机数
  while (nums.size() < N)
  {
    int num = std::rand() % MAX_VALUE + 1;
    if (nums.count(num) == 0)
    {
      nums.insert(num);
    }
  }
  // 打印随机数
  for (auto num : nums)
  
    std::cout << num << " ";
  
  std::cout << std::endl;
  return 0;
}

代码解析：

1. 在程序内部定义了需要生成的随机数的数量N和随机数的最大值MAX_VALUE。

2. 定义了一个set 类型的nums变量，用于存储随机数。

3. 使用std::srand(std::time(nullptr))函数来初始化随机数生成器。

4. 进入while循环，生成随机数并插入set中，直到set中元素个数达到N为止。生成随机数时使用std::rand() % MAX_VALUE + 1产生指定范围内的随机数，注意要加1，否则最大的随机数无法生成。如果set中已经包含该随机数，则进入下一轮循环。

5. 最后使用for循环打印生成的随机数。

综上所述，使用set容器可以快速高效地实现不重复随机数的生成，且使用方便，代码简单易懂。

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