一.获取均匀分布的随机数###经典方法:
#include<stdlib.h>
// 产生随机数,范围在0~RAND_MAX之间,RAND_MAX在stdlib中,其值为2147483647
rand();
- rand的机制是根据一个随机数种子(通常是一个整数值,如果没有设置,则为默认值)来生成一系列指定顺序的随机数,如果种子相同,那么一系列的随机数也是相同的。所以如果你
rand();
后再rand();
就会得到一样的。
原理:
Srand ( );
和Rand( );
函数。它本质上是利用线性同余法,y=ax+b(mod m);
其中a,b,m都是常数。因此rand的产生决定于x,x被称为Seed。
- 可以通过srand()来设置随机数种子。较为普遍的做法是将随机数种子设为time()的时间函数,这样就能根据当前的时间来设置随机数种子,不会存在重复的问题。
- time()包含在time.h中,返回从一个特定时刻到现在经过了多少秒,它接受单个指针参数,用于指向写入时间的数据结构,若为空,则简单的返回时间。用于产生随机数种子通常用
time(0);
- 如果你要获取一定范围内的随机数,
rand() % MAX
,MAX为你设置的范围。可以#define random(x) (rand()%x)
来简化使用过程,使用时就直接rand(max);
就好了
c++11中的新标准:
#include<random>
// 随机数库:由引擎类和分布类组成
std::default_random_engine e;// 随机数引擎,生成随机无符号数e();
// 取出队列头的随机数
- 和rand()函数类似,也是依靠随机数种子,种子可以在初始化时指定
std::default_random_engine e(seed);
(seed为整型值);也可以调用seed()成员函数指定e.seed(seed);
- 标准库定义了多个随机数引擎类,区别在于性能和随机性质量不同,每个编译器都会指定其中一个作为default_random_engine类型。此类型一般具有最常用的特性。有兴趣的请自行了解“标准库随机数引擎”。
随机数引擎操作 | 介绍 |
---|---|
Engine e; | 默认构造函数 |
Engine e(s) | 使用整型值s为种子 |
e.seed(s) | 使用种子s重置引擎的状态 |
e.min() | 此引擎可生成的最小值 |
e.max() | 此引擎可生成的最大值 |
Engine::result_type | 此引擎生成的unsigned整型类型 |
e.discard(u) | 将引擎推进u步;u的类型为unsigned long long |
参考:c++primer第5版中文版P660,英文P746
二.获取任意分布的随机数
经典:
- 分布得靠自己去处理
example指数分布:
double cls_random::randomExponential( double lambda){ double pV = 0.0;
while(true) {
pV = (double)rand()/(double)RAND_MAX;
if (pV != 1) { break; } } pV = (-1.0/lambda)*log(1-pV); return pV;}
期望:E=\lambda{-1}\
方差:V=\lambda{-2}
此方法的参考网址
c++11新标准:
- 标准库定义了一系列的分布类型,分布就是在随机数引擎产生的随机数的基础上进行过滤调整,以符合一定的规律,下面以正态分布的使用为例
example
#include <iostream>
#include <random>
#include <string>
using namespace std;
int main(){
default_random_engine e;// 生成随机整数 normal_distribution<double> n(4,1.5);// 均值4,标准差1.5
int vals[9];
for(size_t i = 0;i != 200;i++) {
// n(e)得到正态分布的double值
// lround将double舍入到最近的整型值
int v = lround(n(e));
if(v<9)//如果结果在范围内 { ++vals[v];// 统计每个数出现了多少次 } } for(int j = 0;j != 9;j++ ) { // 打印每个数出现的频率 cout<< j << ":" << string(vals[j], '*') <<endl; }}
输出结果:
0:***
1:***********
2:******************
3:********************************************
4:*******************************************************
5:********************************
6:******************************
7:*****
8:*
附录###
随机数分布
分布类 | 介绍 |
---|---|
均匀分布: | |
uniform_int_distribution<IntT> u(m,n) |
均匀分布的模板类,m为生成的最小值,n最大,生成int |
uniform_real_distrubution<RealT> u(x,y) |
同上,生成double |
伯努利分布: | |
bernoulli_distribution b(p) |
伯努利分布,以给定概率p生成true,默认0.5 |
binomial_distribution<IntT> b(t,p) |
按采样大小为整型值t,概率为p生成的;t默认1,p默认0.5 |
geometric_distribution<IntT> g(p) |
每次实验成功的概率为p,p的默认值为0.5 |
negative_binomial_distribution<IntT>nb(k,p) |
k(整型值)次实验成功的概率为p;k默认为1,p默认0.5 |
泊松分布: | |
poisson_distribution<IntT>p(x) |
均值为double值x的泊松分布 |
exponential_distribution<RealT> e(lam) |
指数分布,参数lambda通过腹地安置lam给出,lan默认为1.0 |
gamma_distribution<RealT> e(a,b) |
alpha(形状参数)为a,beta(尺度参数)为b;默认值均为1.0 |
weibull_distribution<RealT> w(a,b) |
形状参数为a,尺度参数为b;默认1.0 |
extreme_value__distribution<RealT>e(a,b) |
a的默认值为0.0,b的为1.0 |
正态分布: | |
normal_distribution<RealT>n(m,s) |
均值为m,标准差为s;m默认为0,s默认1.0 |
lognarmal_distribution<RealT> ln(m,s) |
均值为m,标准差为s;m的默认值为0.0,s的默认值为1.0 |
chi_squared_distribution(RealT)c(x) |
自由度为x,默认值为1.0 |
cauchy_distribution<RealT>c(a,b) |
位置参数a和尺度参数b的默认值为0.0和1.0 |
fisher_f_distribution<RealT>f(m,n) |
自由度为m和n,默认值均为1 |
student_t_distribution<RealT>s(n) |
自由度为n;n默认为1 |
抽样分布: | |
discrete_distribution<IntT>d(i,j) |
见下 |
discrete_distribution<IntT>d{ il } |
i和j是一个权重序列的输入迭代器,il是一个权重的花括号列表。权重必须能转换为double |
piecewise_constant_distribution<RealT> pc(b,e,w) |
b,e,w是输入迭代器 |
piecewise_linear_distribution<RealT> pl(b,e,w) |
b,e,w是输入迭代器 |