C++生成随机数

Question

我的输出是20个随机1,而不是10和1之间,任何人都可以解释为什么会发生这种情况？

#include <iostream> 
#include <ctime> 
#include <cstdlib>

using namespace std;

int main() 
{ 
    srand((unsigned)time(0)); 
    int random_integer; 
    int lowest=1, highest=10; 
    int range=(highest-lowest)+1; 
    for(int index=0; index<20; index++){ 
        random_integer = lowest+int(range*rand()/(RAND_MAX + 1.0)); 
        cout << random_integer << endl; 
    } 
}

输出:1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Answer 1

因为,在你的平台上,RAND_MAX == INT_MAX.

表达式range*rand()永远不会占用大于的值INT_MAX.如果数学表达式大于INT_MAX,则整数溢出将其减少为INT_MIN和之间的数字INT_MAX.除以RAND_MAX它将始终产生零.

试试这个表达式:

random_integer = lowest+int(range*(rand()/(RAND_MAX + 1.0)))

Answer 2

<random>正确使用库比rand(假设你对C++足够熟悉,语法不会引起你)要容易得多.

#include <random>
#include <iostream>

int main() {
  std::random_device r;
  std::seed_seq seed{r(), r(), r(), r(), r(), r(), r(), r()};
  std::mt19937 eng(seed);

  std::uniform_int_distribution<> dist(1, 10);

  for(int i = 0; i < 20; ++i)
    std::cout << dist(eng) << " ";
}

Answer 3

random_integer = (rand() % 10) + 1 

这应该给你一个介于1和10之间的伪随机数.

Answer 4

一个稍晚的答案,但如果一代的质量很重要,它应该提供一些额外的信息.(并非所有应用程序都需要这一点 - 轻微的偏差通常不是问题.)

首先,当然,原始代码中的问题是range * rand()优先于以下除法的事实 ,并且使用整数运算来完成.取决于RAND_MAX,这很容易导致溢出,实现定义结果; 在我知道的所有实现中,如果它确实导致溢出(因为 RAND_MAX > INT_MAX / range,实际结果几乎肯定会小于RAND_MAX + 1.0,并且除法将导致值小于1.0.有几种方法可以避免这种情况:最简单,最可靠很简单rand() % range + lowest.

请注意,这假设rand()质量合理.许多早期的实现都没有,而且我已经看到至少有一个 rand() % 6 + 1模拟掷骰子交替奇数和偶数的地方.这里唯一正确的解决方案是更好地实现 rand(); 它导致人们尝试替代解决方案,例如 (range * (rand() / (RAND_MAX + 1.0))) + lowest.这掩盖了问题,但它不会将坏的发电机改成好的发电机.

第二个问题,如果生成的质量很重要,那就是当生成随机整数时,你就是离散化:例如,如果你正在模拟掷骰子,你有六个可能的值,你想要发生概率相等.随机生成器将以RAND_MAX + 1相同的概率生成不同的值.如果RAND_MAX + 1不是6的倍数,则没有可能的方法来分配值,而不是6个期望的值.想象一下简单的情况RAND_MAX + 1是10.使用%上面的 方法,值1-4的值是值5和6的两倍.如果使用更复杂的公式1 + int(6 * (rand() / (RAND_MAX + 1.0)))(在这种情况下RAND_MAX + 1 == 10,结果是3和6它们只有其他值的一半.数学上,根本没有办法将10个不同的值分配到6个槽中,每个槽中的元素数量相等.

当然,RAND_MAX总是会比10大得多,而且引入的偏差也会大大减少; 如果范围明显小于RAND_MAX,则可以接受.但是,如果不是这样,通常的程序是这样的:

int limit = (RAND_MAX + 1LL) - (RAND_MAX + 1LL) % range;
            //  1LL will prevent overflow on most machines.
int result = rand();
while ( result >= limit ) {
    result = rand();
}
return result % range + lowest;

(有几种方法可以确定要丢弃的值.这恰好是我使用的那个,但我记得Andy Koenig使用了一些完全不同的东西 - 但最终会导致相同的值被抛出.)

请注意,大多数情况下,您不会进入循环; 最坏的情况是,当range是(RAND_MAX + 1) / 2 + 1,在这种情况下,你仍然只是通过循环平均一次下.

请注意,这些注释仅适用于需要固定数量的离散结果的情况.对于范围内产生一个随机浮点数的(其他)常见的情况[0,1),rand() / (RAND_MAX + 1.0)是因为你要得到的一样好.