调用随机数生成成员函数不会产生完全随机的数字

Question

我正在使用C++创建一个wxWidget应用程序,在程序开始时我希望应用程序窗口包含具有随机颜色的像素,如下所示:

在上面的应用程序中有3600像素(60 x 60),我通过使用给每个像素一个随机的RGB颜色 uniform_int_distribution

使用我的代码中的以下函数生成上图中像素的颜色:

void random_colors(int ctable[][3], int n)
{
  // construct a trivial random generator engine from a time-based seed:
  unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
  std::default_random_engine generator (seed);
  std::uniform_int_distribution<int> distribution(0,255);
  for(int i=0; i<n; i++)
  {
      for(int j=0; j<3; j++)
      {
        ctable[i][j] = distribution(generator);
      }
  }
}

我这样做的方法是给这个函数一个尺寸为3600 x 3的表,这个函数将填充颜色的值.

然而这种方式不是我想要的.我想要的是创建一个类somNode,其中每个somNode-object代表图片中的一个像素(RGB值作为成员数组属性).在这个somNode类中,我有一个成员函数,uniform_int_distribution用于在构造每个somNode自己的随机RGB颜色时给出.这是为每个创建随机颜色的功能somNode:

void rand_node_colour(int nodeWeights[])
{
  // construct a trivial random generator engine from a time-based seed:
  unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
  std::default_random_engine generator (seed);
  std::uniform_int_distribution<int> distribution(0,255);
  for(int i=0; i<3; i++)
  {
    nodeWeights[i] = distribution(generator);
  }
}

所述nodeWeights构件数组代表的的RGB值somNode.现在,当我创建这个"som-grid"时,我在上面的图像(3600像素对应3600 somNode秒)中使用以下代码(看一下som构造函数):

#include "somNode.h"
#include <vector>

class som
{
    public:
        double learning_rate;
        std::vector<somNode> somGrid;
    public:
        som(double lrate);
        void epoch();
        void trainOnce();

};

/*
* Initialize the som grid
*/
som::som(double lrate)
{
    learning_rate = lrate;
    // Create the som grid
    for(int i=0; i<60; i++)
    {
        for(int j=0; j<60; j++)
        {
            int xL = j*10;
            int xR = (j+1)*10;
            int yT = i*10;
            int yB = (i+1)*10;
            somGrid.push_back(somNode(xL, xR, yB, yT));
        }
    }
}

// Train som by one epoch
void som::epoch()
{

}

// Train som by one color
void som::trainOnce()
{

}

因此vector<somNode> somGrid,somNode当我构建它们时,我有一个可以推动所有3600 秒的地方.构造每个节点时,会调用somNode成员函数rand_node_colour来创建RGB值.

然而,当我实现此代码而不是我最初使用的代码时,我得到了这个结果:

你可以看到有一个明确的模式,所以这里出了问题.我的问题是:创建somNode时随机数生成会发生什么？为什么它不会产生与我上面使用的代码相同的结果？

PS这里是somNode.cpp:

#include <random>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include<cmath>

void rand_node_colour(int nodeWeights[]);

/*
* This class represent a node in the som-grid
*/
class somNode
{
    public:
        // Weight of the node representing the color
        int nodeWeights[3];
        // Position in the grid
        double X, Y;
        // corner coorinates for drawing the node on the grid
        int x_Left, x_Right, y_Bottom, y_Top;

    public:
        // Constructor
        somNode(int xL, int xR, int yB, int yT);
        void editWeights(int r, int g, int b);
        double getDistance(int r, int g, int b);
};


somNode::somNode(int xL, int xR, int yB, int yT)
{
    // Set the corner points
    x_Left = xL;
    x_Right = xR;
    y_Bottom = yB;
    y_Top = yT;
    // Initialize random weights for node
    rand_node_colour(nodeWeights);
    // Calculate the node's position (center coordinate)
    X = x_Left + (double)((x_Right - x_Left)/double(2));
    Y = y_Bottom + (double)((y_Top - y_Bottom)/double(2));
}

void somNode::editWeights(int r, int g, int b)
{
    nodeWeights[0] = r;
    nodeWeights[1] = g;
    nodeWeights[2] = b;
}

double somNode::getDistance(int r, int g, int b)
{
    return sqrt(pow(nodeWeights[0]-r, 2) + pow(nodeWeights[1]-g, 2) + pow(nodeWeights[2]-b, 2));
}


void rand_node_colour(int nodeWeights[])
{
  // construct a trivial random generator engine from a time-based seed:
  unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
  std::default_random_engine generator (seed);
  std::uniform_int_distribution<int> distribution(0,255);
  for(int i=0; i<3; i++)
  {
    nodeWeights[i] = distribution(generator);
  }
}

Answer 1

这里的问题是你不断重新创建和播种随机数生成器rand_node_colour.你可以在一个紧密循环中调用它,这样你就可以获得相同的时间,这意味着种子将是相同的,这意味着生成的随机数将是相同的.

您需要做的是为生成器播种一次,然后继续使用其随机输出.修复代码的一种简单方法是static在函数sos 中使它只被初始化一次,并且对函数的每次后续调用都将继续,而不是全部启动生成器.如果我们这样做,代码就变成了

void rand_node_colour(int nodeWeights[])
{
  // construct a trivial random generator engine from a time-based seed:
  static std::default_random_engine generator (std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count());
  std::uniform_int_distribution<int> distribution(0,255);
  for(int i=0; i<3; i++)
  {
    nodeWeights[i] = distribution(generator);
  }
}