C++ Boost Random隨機函數(shù)詳解
一、說明
Boost.Random 庫提供了許多隨機數(shù)生成器,可讓您決定應如何生成隨機數(shù)。在 C++ 中,始終可以使用來自 cstdlib 的 std::rand() 生成隨機數(shù)。但是,使用 std::rand() 生成隨機數(shù)的方式取決于標準庫的實現(xiàn)方式。
當包含頭文件 boost/random.hpp 時,您可以使用 Boost.Random 中的所有隨機數(shù)生成器和其他類和函數(shù)。
該庫的大部分已添加到 C++11 的標準庫中。如果您的開發(fā)環(huán)境支持 C++11,您可以通過包含頭文件 random 并訪問命名空間 std 來重寫本章中的 Boost.Random 示例。
二、示例代碼
示例 60.1。帶有 boost::random::mt19937 的偽隨機數(shù)
#include <boost/random.hpp> #include <iostream> #include <ctime> #include <cstdint> int main() { std::time_t now = std::time(0); boost::random::mt19937 gen{static_cast<std::uint32_t>(now)}; std::cout << gen() << '\n'; }
示例 60.1 訪問隨機數(shù)生成器 boost::random::mt19937。運算符 operator() 生成一個隨機數(shù),并將其寫入標準輸出。
boost::random::mt19937 生成的隨機數(shù)是整數(shù)。生成整數(shù)還是浮點數(shù)取決于您使用的特定生成器。所有隨機數(shù)生成器都定義類型 result_type 以確定隨機數(shù)的類型。 boost::random::mt19937 的 result_type 是 boost::uint32_t。
所有隨機數(shù)生成器都提供兩個成員函數(shù):min() 和 max()。這些函數(shù)返回該隨機數(shù)生成器可以生成的最小和最大數(shù)字。
Boost.Random 提供的幾乎所有隨機數(shù)生成器都是偽隨機數(shù)生成器。偽隨機數(shù)生成器不會生成真正的隨機數(shù)。它們基于生成看似隨機數(shù)的算法。 boost::random::mt19937 是這些偽隨機數(shù)生成器之一。
偽隨機數(shù)生成器通常必須進行初始化。如果它們用相同的值初始化,它們將返回相同的隨機數(shù)。這就是為什么在示例 60.1 中,std::time() 的返回值被傳遞給 boost::random::mt19937 的構(gòu)造函數(shù)。這應該保證當程序在不同的時間運行時,會產(chǎn)生不同的隨機數(shù)。
偽隨機數(shù)對于大多數(shù)用例來說已經(jīng)足夠好了。 std::rand() 也基于偽隨機數(shù)生成器,它必須用 std::srand() 初始化。不過Boost.Random提供了一個隨機數(shù)生成器,可以生成真正的隨機數(shù),只要操作系統(tǒng)有生成真正隨機數(shù)的源即可。
示例 60.2。帶有 boost::random::random_device 的實隨機數(shù)
#include <boost/random/random_device.hpp> #include <iostream> int main() { boost::random::random_device gen; std::cout << gen() << '\n'; }
boost::random::random_device is a non-deterministic random number generator,這是一個隨機數(shù)生成器,可以產(chǎn)生真正的隨機數(shù)。沒有需要初始化的算法。因此,預測隨機數(shù)是不可能的。非確定性隨機數(shù)生成器通常用于與安全相關(guān)的應用程序。
boost::random::random_device 調(diào)用操作系統(tǒng)函數(shù)來生成隨機數(shù)。如果像示例 60.2 一樣調(diào)用默認構(gòu)造函數(shù),則 boost::random::random_device 在 Windows 上使用加密服務提供程序 MS_DEF_PROV,在 Linux 上使用 /dev/urandom 作為源。
如果您想使用其他來源,請調(diào)用 boost::random::random_device 的構(gòu)造函數(shù),它需要一個 std::string 類型的參數(shù)。如何解釋此參數(shù)取決于操作系統(tǒng)。在 Windows 上,它必須是加密服務提供商的名稱,在 Linux 上,它必須是設備的路徑。
請注意,如果您想使用 boost::random::random_device 類,則必須包含 boost/random/random_device.hpp。 boost/random.hpp 不提供此類。
示例 60.3。具有 bernoulli_distribution 的隨機數(shù) 0 和 1
#include <boost/random.hpp> #include <iostream> #include <ctime> #include <cstdint> int main() { std::time_t now = std::time(0); boost::random::mt19937 gen{static_cast<std::uint32_t>(now)}; boost::random::bernoulli_distribution<> dist; std::cout << dist(gen) << '\n'; }
示例 60.3 使用偽隨機數(shù)生成器 boost::random::mt19937。此外,還使用了分布。分布是 Boost.Random 類,它將隨機數(shù)范圍從隨機數(shù)生成器映射到另一個范圍。雖然像 boost::random::mt19937 這樣的隨機數(shù)生成器具有內(nèi)置的隨機數(shù)下限和上限,可以使用 min() 和 max() 查看,但您可能需要不同范圍內(nèi)的隨機數(shù)。
示例 60.3 模擬投擲硬幣。因為硬幣只有兩個面,隨機數(shù)生成器應該返回 0 或 1。boost::random::bernoulli_distribution 是一個返回兩個可能結(jié)果之一的分布。
分布的使用類似于隨機數(shù)生成器:您調(diào)用運算符 operator() 來接收隨機數(shù)。但是,您必須將隨機數(shù)生成器作為參數(shù)傳遞給分布。在示例 60.3 中,dist 使用隨機數(shù)生成器 gen 返回 0 或 1。
示例 60.4。 1 到 100 之間的隨機數(shù),具有 uniform_int_distribution
#include <boost/random.hpp> #include <iostream> #include <ctime> #include <cstdint> int main() { std::time_t now = std::time(0); boost::random::mt19937 gen{static_cast<std::uint32_t>(now)}; boost::random::uniform_int_distribution<> dist{1, 100}; std::cout << dist(gen) << '\n'; }
Boost.Random 提供了多種分布。示例 60.4 使用了經(jīng)常需要的分布:boost::random::uniform_int_distribution。此分布可讓您定義所需的隨機數(shù)范圍。在示例 60.4 中,dist 返回 1 到 100 之間的一個數(shù)字。
請注意,dist 可以返回值 1 和 100。分布的下限和上限都包括在內(nèi)。
除了 boost::random::bernoulli_distribution 和 boost::random::uniform_int_distribution 之外,Boost.Random 中還有許多分布。例如,boost::random::normal_distribution 和 boost::random::chi_squared_distribution 等分布用于統(tǒng)計。
到此這篇關(guān)于C++ Boost Random隨機函數(shù)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ Boost Random內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
相關(guān)文章
C++探索構(gòu)造函數(shù)私有化會產(chǎn)生什么結(jié)果
C++的構(gòu)造函數(shù)的作?:初始化類對象的數(shù)據(jù)成員。即類的對象被創(chuàng)建的時候,編譯系統(tǒng)對該對象分配內(nèi)存空間,并?動調(diào)?構(gòu)造函數(shù),完成類成員的初始化。構(gòu)造函數(shù)的特點:以類名作為函數(shù)名,?返回類型2022-05-05C語言的可變參數(shù)函數(shù)實現(xiàn)詳解
某些情況下我們希望函數(shù)的參數(shù)個數(shù)可以根據(jù)需要確定,因此c語言引入可變參數(shù)函數(shù)。典型的可變參數(shù)函數(shù)的例子有printf()、scanf()等,下面我就開始講解2021-08-08