C ++ 11随机数分布在各个平台上并不一致 - 有哪些替代方案?

时间:2016-01-20 14:57:02

标签: c++ c++11 boost random libstdc++

我正在寻找标准C ++ 11引擎的一组可移植发行版,例如`std :: mt19937' (见http://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/random)。

引擎实现始终如一地执行(即在不同平台上生成相同的序列 - 使用Clang和MSVC进行测试),但分布似乎在不同平台上的实现方式不同。

因此,即使引擎产生相同的序列,似乎分布(例如,std::normal_distribution<double>)在不同的平台上不使用相同数量的样本(即产生不同的结果),这是在我的情况下是不可接受的。

是否可以使用第三方库,我可以使用C ++ 11随机模板,但这将在流行的平台上提供一致的值(查看GCC,MSVC和Clang / llvm的支持)。

到目前为止我看过的选项是:

  • Boost.random(有点重,但值得,因为它很好地匹配c ++ 11对应物)
  • 从libstd ++克隆(也值得,也可能是可移植的,但是删除特定的功能可能并不简单)
  • 创建我自己的类似C ++ 11的随机发行版

我需要制服,正常,毒药和瑞利。

1 个答案:

答案 0 :(得分:12)

我创建了自己的C ++ 11发行版:

template <typename T>
class UniformRealDistribution
{
 public:
    typedef T result_type;

 public:
    UniformRealDistribution(T _a = 0.0, T _b = 1.0)
        :m_a(_a),
         m_b(_b)
    {}

    void reset() {}

    template <class Generator>
    T operator()(Generator &_g)
    {
        double dScale = (m_b - m_a) / ((T)(_g.max() - _g.min()) + (T)1); 
        return (_g() - _g.min()) * dScale  + m_a;
    }

    T a() const {return m_a;}
    T b() const {return m_b;}

 protected:
    T       m_a;
    T       m_b;
};

template <typename T>
class NormalDistribution
{
 public:
    typedef T result_type;

 public:
    NormalDistribution(T _mean = 0.0, T _stddev = 1.0)
        :m_mean(_mean),
         m_stddev(_stddev)
    {}

    void reset()
    {
        m_distU1.reset();
    }

    template <class Generator>
    T operator()(Generator &_g)
    {
        // Use Box-Muller algorithm
        const double pi = 3.14159265358979323846264338327950288419716939937511;
        double u1 = m_distU1(_g);
        double u2 = m_distU1(_g);
        double r = sqrt(-2.0 * log(u1));
        return m_mean + m_stddev * r * sin(2.0 * pi * u2);
    }

    T mean() const {return m_mean;}
    T stddev() const {return m_stddev;}

protected:
    T                           m_mean;
    T                           m_stddev;
    UniformRealDistribution<T>  m_distU1;
};

均匀分布似乎可以提供良好的结果,正态分布可以提供非常好的结果:

100000个值 - &gt; 1 sigma内68.159%; 2 sigma内95.437%; 3 sigma内99.747%

正态分布使用Box-Muller方法,根据我到目前为止所读到的方法,它并不是最快的方法,但它的运行速度足以满足我的应用。

统一分布和普通分布都适用于任何C ++ 11引擎(使用std :: mt19937测试),在所有平台上提供相同的序列,这正是我想要的。< / p>