C++ 标准库中的 <random>
头文件提供了一组用于生成随机数的工具。这些工具对于模拟、游戏开发、加密算法等领域非常有用。C++标准库还提供了多种分布类,用于生成特定分布的随机数,如均匀分布、正态分布等。
伪随机数生成器:
使用确定性算法生成看似随机的数列。这些数列在理论上是可预测的,但通常对于大多数应用来说足够随机。
C++标准库提供了多种伪随机数生成器,如std::mt19937(基于Mersenne Twister算法)、std::minstd_rand0和std::minstd_rand(基于线性同余生成器的简化版本)、std::linear_congruential_engine(线性同余生成器的通用模板)以及std::subtract_with_carry_engine(带借位的减法生成器)等。
真随机数生成器:
基于物理过程(如热噪声、放射性衰变等)生成随机数。C++标准库不直接提供这类生成器,但开发者可以通过其他方式(如硬件随机数生成器或网络随机数服务)获取真随机数。
分布类:
均匀分布:
std::uniform_int_distribution<IntType>:生成指定范围内的均匀分布的随机整数。
std::uniform_real_distribution<RealType>:生成指定范围内的均匀分布的随机浮点数。
正态分布:
std::normal_distribution<RealType>:生成指定均值和标准差的正态分布的随机浮点数。
其他分布:
C++标准库还提供了其他多种分布,如指数分布(std::exponential_distribution)、泊松分布(std::poisson_distribution)、二项分布(std::binomial_distribution)等,以满足不同应用场景的需求。
示例:
#include <iostream>
#include <random>
int main() {
// 创建一个基于Mersenne Twister的随机数生成器
std::mt19937 generator;
// 创建一个均匀分布的随机数生成器,范围从1到10
std::uniform_int_distribution<int> distribution(1, 10);
// 生成并打印5个随机数
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
std::cout << "Random number: " << distribution(generator) << std::endl;
}
// 创建一个正态分布的随机数生成器,均值为0,标准差为1
std::normal_distribution<double> normalDistribution(0.0, 1.0);
// 设置输出格式,保留两位小数
std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
// 生成并打印5个正态分布的随机数
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
std::cout << "Normal distribution random number: " << normalDistribution(generator) << std::endl;
}
return 0;
}