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C++怎么生成随机浮点数

发表于:2024-11-17 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2024年11月17日,今天小编给大家分享一下C++怎么生成随机浮点数的相关知识点,内容详细,逻辑清晰,相信大部分人都还太了解这方面的知识,所以分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后有所收获,下面我们一起来了解
千家信息网最后更新 2024年11月17日C++怎么生成随机浮点数

今天小编给大家分享一下C++怎么生成随机浮点数的相关知识点,内容详细,逻辑清晰,相信大部分人都还太了解这方面的知识,所以分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后有所收获,下面我们一起来了解一下吧。

rand生成随机数

问题出现

场景描述:

想生成一组整形随机数,放入数组中,用来测试自己的排序是否正确。

于是我写出了下方代码,生成随机数。

先简单了解下用到的函数:

//返回time_t类型的 当前时间的时间戳time_t time (time_t* timer);//传入一个种子,为伪随机数生成器初始化void srand (unsigned int seed);//得到一个整形伪随机数int rand (void);
#include #include #include int main(){    int arr[10] = { 0 };        for (int i = 0; i < 10; ++i)    {        srand((unsigned int)time(NULL));        //两个相减是为了出现负的随机数,使测试范围更广        arr[i] = (rand() % 100 + 1) - (rand() % 100 + 1);                printf("%d ", arr[i]);    }        return 0;}

我发现尽管我调用了srand函数,可生成的数组值还是同一个。

我思考后想到,因为for循环执行速度太快,整个程序都是在一秒内完成的。

所以出现了都是同一个值的情况。

初步解决

于是我想出了下面的解决方法:

我可以在for循环内调用Sleep函数,让我的电脑休眠一下,这样就不会出现上述情况了。

于是我写出了下方的代码:

#include #include #include #include int main(){    int arr[10] = { 0 };    for (int i = 0; i < 10; ++i)    {        Sleep(1000);        srand((unsigned int)time(NULL));        arr[i] = (rand() % 100 + 1) - (rand() % 100 + 1);        printf("%d ", arr[i]);    }    return 0;}

通过休眠后,就成功解决问题了。

可是,

如果睡眠时间太短,那么还是会出现重复的现象;

如果睡眠时间太长,程序运行速度就太慢。

最终方法

因为上述的原因,我继续查询资料,了解了rand和srand的基本原理,最终成功解决了该问题。

给srand函数传入一个数值后,srand会根据这个生成一个随机序列表(通常有4,294,967,296个数),传入相同的数生成的序列表是相同的。然后rand从序列的头部取出一个数返回,然后将这个数放在随机序列表尾部,因此如果你要取的数据量非常大,是会出现与之前取出的数重复的情况。

此时,上面出现的问题也很好解决了。因为计算机运行速度很快,所以我们每次进入循环都会生成一个相同的随机序列表,rand函数只会取出其第一个数。

要解决这个问题,我们只需要在循环前调用一次srand函数就好了,这样就不会重复生成序列表了。

下方是最终形式的代码:

#include #include #include int main(){    int arr[10] = { 0 };    srand((unsigned int)time(NULL));    for (int i = 0; i < 10; ++i)    {        arr[i] = (rand() % 100 + 1) - (rand() % 100 + 1);        printf("%d ", arr[i]);    }    return 0;}

下文将使用C++11定义在头文件random中的随机数库通过一组协作的类来解决这些问题:随机数引擎类随机数分布类

  • 一个引擎类可以生成unsigned随机数序列

  • 一个分布类使用一个引擎类生成指定类型的、在给定范围内的、服从特定概率分布的随机数

生成等概率随机数

生成随机整数

uniform_int_distribution:产生均匀分布的整数

template  class uniform_int_distribution;// IntType// An integer type. Aliased as member type result_type.// By default, this is int.
#include #include #include using namespace std;int main(){    //产生[1, 100]左闭右闭区间的随机整数        uniform_int_distribution u(1, 100);        default_random_engine e;    //为随机数引擎设置随机种子,若不设置每次生成的随机数相同(可以创建时设置)    //类似srand的用法,相同的种子生成的随机数相同    //default_random_engine e(time(NULL));    e.seed(time(NULL));        for (size_t i = 0; i < 10; ++i)        {                cout << u(e) << " ";        }        cout << endl;        return 0;}

生成随机浮点数

uniform_real_distribution:产生均匀分布的实数

template  class uniform_real_distribution;// RealType// A floating-point type. Aliased as member type result_type.// By default, this is double.
#include #include #include using namespace std;int main(){    //生成[-1, 1]范围随机浮点数    //模板参数只能是浮点类型(float,double, long double)        uniform_real_distribution u(-1, 1);    default_random_engine e(time(NULL));        for (size_t i = 0; i < 10; ++i)        {                cout << u(e) << " ";        }        cout << endl;            return 0;}

生成非均匀分布随机数

正态分布随机数

template  class normal_distribution;
#include #include #include using namespace std;int main(){    //生成符合均值为10,标准差为2的随机数        normal_distribution u(10, 2);    default_random_engine e(time(NULL));            for (size_t i = 1; i <= 100; ++i)        {                printf("%-9.6lf ", u(e));                if (i % 10 == 0)                {                        cout << endl;                }        }    cout << endl;        return 0;}

二项分布的布尔值

class bernoulli_distribution;
#include #include #include using namespace std;int main(){        // 生成1的概率为0.7        bernoulli_distribution u(0.7);     default_random_engine e(time(NULL));        for (int i = 0; i < 10; i++) {                cout << u(e) << " ";        }    cout << endl;        return 0;}

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