Question

我有一张带有52张牌的Deck矢量，我想把它洗牌。

vector<Card^> cards;

所以我用过这个：

random_shuffle(cards.begin(), cards.end());

问题在于它每次都给我相同的结果，所以我使用srand随机化它：

srand(unsigned(time(NULL))); 
random_shuffle(cards.begin(),cards.end());

这仍然不是真正随意的。当我开始交易卡时，它与上次运行时相同。例如：＆＃34; 1。交易：A，6,3,2，K; 2.交易：Q，8,4，J，2＆＃34;，当我重新启动程序时，我得到完全相同的交易顺序。

然后我使用了srand()和random_shuffle及其第三个参数：

 int myrandom (int i) {
    return std::rand()%i; 
 }
 srand(unsigned(time(NULL))); 
 random_shuffle(cards.begin(),cards.end(), myrandom);

现在它正在工作并且总是在重新运行时给我不同的结果，但我不知道它为什么会这样运作。这些功能如何运作，我在这做了什么？

Answer 1

这个答案需要一些调查，查看VC ++中的C ++标准库头文件并查看C ++标准本身。我知道标准说了什么，但我很好奇VC ++（包括C ++ CLI）的实现。

首先，标准对std::random_shuffle的评价是什么。我们可以找到here。特别是它说：

重新排列给定范围[first，last]中的元素，使得这些元素的每个可能的排列具有相同的出现概率。


1）随机数生成器实现定义，但函数 std :: rand 经常使用。

粗体部分是关键。该标准表明RNG可以是特定于实现的（因此不同编译器的结果会有所不同）。标准建议 std::rand 经常使用。但这不是一个要求。因此，如果某个实现没有使用std::rand，那么它可能不会使用std::srand作为起始种子。一个有趣的脚注是，从{+ C ++ 14'开始，std::random_shuffle函数已被弃用。但是std::shuffle仍然存在。我的猜测是，由于std::shuffle要求您提供一个函数对象，因此您在生成随机数时明确定义了所需的行为，这比旧的std::random_shuffle更有优势。

我拿了我的VS2013并查看了C ++标准库头文件，发现<algorithm>使用的模板类使用了与std::rand完全不同的伪rng（PRNG）和索引（种子）集为零。虽然VC ++的不同版本（包括C ++ / CLI）之间的细节可能有所不同，但我认为VC ++ / CLI的大多数版本可能会做类似的事情。这可以解释为什么每次运行应用程序时都会得到相同的洗牌组。

如果我正在寻找伪RNG并且我没有进行加密，我会选择使用的选项是使用像Mersenne Twister这样的已建立的东西：

优点 Mersenne Twister的常用版本MT19937产生一系列32位整数，具有以下理想属性：


它有一个非常长的时间段2 ^ 19937 - 1.虽然长时间不是随机数生成器质量的保证，但短期（例如许多旧软件包中常见的2 ^ 32）可以是有问题的。

每1≤k≤623，k分布为32位精度（见下面的定义）。

它通过了大量的统计随机性测试，包括Diehard测试。

幸运的是，C ++ 11标准库（我相信它应该适用于VS2010及更高版本的C ++ / CLI）包含一个可以与std::shuffle一起使用的Mersenne Twister函数对象。请参阅C++ documentation更多细节。前面提供的C ++标准库参考实际上包含执行此操作的代码：

std::random_device rd;
std::mt19937 g(rd());

std::shuffle(v.begin(), v.end(), g);

需要注意的是std::random_device产生非确定性（不可重复）无符号整数。如果我们想让我们的Mersenne Twister（std::mt19937）PRNG播种，我们需要非确定性数据。这与在概念中类似于rand种子srand(time(NULL))（后者不是一个非常好的随机性来源）。

这看起来很好，但在处理牌洗牌时有一个缺点。 Windows平台上的无符号整数是4个字节（32位），可以存储2 ^ 32个值。这意味着只有4,294,967,296个可能的起点（种子），因此只有很多方法可以改变平台。问题是有52个！（52个阶乘）方式来改变标准的52卡牌组。这恰好是80658175170943878571660636856403766975289505440883277824000000000000方式，这远远大于我们设置32位种子时可以获得的独特方式的数量。

值得庆幸的是，Mersenne Twister可以接受0到2 ^ 19937-1之间的种子。 52！是一个很大的数字，但所有组合可以用226位（或~29字节）的种子表示。如果我们愿意，标准库允许std::mt19937接受最多2 ^ 19937-1（~624字节数据）的种子。但由于我们只需要226位，因此以下代码将允许我们创建29个字节的非确定性数据，以用作std::mt19937的合适种子：

// rd is an array to hold 29 bytes of seed data which covers the 226 bits we need */
std::array<unsigned char, 29> seed_data; 
std::random_device rd;
std::generate_n(seed_data.data(), seed_data.size(), std::ref(rd));
std::seed_seq seq(std::begin(seed_data), std::end(seed_data));

// Set the seed  for Mersenne *using the 29 byte sequence*
std::mt19937 g(seq);

然后您需要做的就是使用以下代码调用shuffle：

std::shuffle(cards.begin(),cards.end(), g);

在Windows VC ++ / CLI上，您将收到一条警告，表示您希望使用上述代码进行抑制。因此，在文件的顶部（之前其他包含），您可以添加：

#define _SCL_SECURE_NO_WARNINGS 1

C ++ random_shuffle（）它是如何工作的？

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