Question

最近，我正在尝试使用random engines中定义的#include<random>在C ++中生成随机数的程序。我的计划如下： -

#include <iostream>
#include <random>
#include <chrono>
using namespace std;
int random (int lim)
{
    default_random_engine dre (chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count());
    uniform_int_distribution<> uid(1,lim);
    return uid(dre);
}
int main()
{
    for (int i=0;i<10;++i)
    cout<<random(100)<<" ";
    return 0;
}

简单，绝对！但是当我尝试输出时，这些数字不那么随机： -

66 95 95 96 96 96 96 96 97 97

当我略微改变我的程序时将default_random_engine声明为static或将其设为global然后我的输出正确如下： -

62 53 21 38 7 51 46 40 86 12

有人能指出我的程序最初和实际出现的问题吗？小变化是如何帮助我获得更好的输出的呢？

Answer 1

每次运行random时，您都会使用相同或非常接近相同种子的方式重新生成生成器，以便每次迭代都获得相同的输出，或者如果它确实发生更改，则不会太多。

要解决此问题，您只需为生成器播种一次，然后继续调用它。通过将其设置为静态，它可以正常工作，因为生成器仅在您继续其随机序列时创建并播种，而不是获取它将创建的第一个随机数。

通常，随机数生成器具有通过算法放置的内部值，算法吐出的内容是它们为随机数返回的内容。然后保留该数字用于算法的下一次迭代。这就是我们获得随机序列的方式。

如果我们使用相同的种子，我们将获得与从相同数字开始的相同输出序列。在您的情况下，您的种子只会在每次chrono::steady_clock::now()前进时更改，并且您的循环运行速度要快于每次调用的时间（种子）。

Answer 2

关于伪随机数生成器的一个重要事项是它们产生一系列数字，而“随机性”是测试序列的质量。也就是说，您不能说特定数字是随机的（is '4' a random number?）。而是说出数字序列是否是随机的。

当您“播种”pRNG时，您通常会选择它可以生成的序列之一，并且这些数字相对于序列的其余部分是随机的。因此，一般情况下，如果您想要“随机性”，您首先要选择一个特定的序列，然后使用该特定随机序列中的连续数字。

在没有static的代码中，您在循环的每次迭代中选择一个序列，然后使用该序列中的一个数字。由于您没有使用来自相同序列的许多值，因此结果看起来并不是随机的并不奇怪。

当您添加static时，引擎不再在循环的每次迭代中播种。相反，它被播种一次，循环的每次迭代都使用来自该序列的连续值，就像你应该做的那样。这就是static对块作用域变量的意义：它意味着变量存在于它声明的块的外部，并且它只会在第一次初始化。

static可以解决您的问题，但我认为这不是一个好的解决方案。 static变量与全局变量有一些相似之处，并导致一些相同的问题。相反，我建议你明确地将引擎移出循环。例如：

int random (int lim, default_random_engine &dre)
{
    uniform_int_distribution<> uid(1,lim);
    return uid(dre);
}

int main()
{
    default_random_engine dre (chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count());

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        cout << random(100, dre) << " ";
    }
}

现在正在显式管理状态并将其传递到random()函数，这比依赖于块作用域static变量的隐藏和隐式行为更好。

一般而言，我不建议将时间用作种子数据的唯一来源。低分辨率时钟可能不会足够频繁地提供新种子，并且同时在不同位置运行的程序可以使用相同的种子。

我对播种的建议是：

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

（初学者无需知道mt19937或其他任何内容是什么。他们只需知道将其粘贴到适当的位置以及如何使用eng。在您的代码中，您需要需要将default_random_engine的每次使用替换为mt19937。）

C ++使用default_random_engine在循环中生成随机数

2 个答案: