Question

在C ++中，我生成许多随机数，这些随机数需要在1到15（包括）之间。当然，我可以产生 git reset --hard 但这是浪费，因为此mersenn扭曲器生成32位（或使用mt19937_64甚至生成64位）随机值，而我只保留4位并丢弃所有其余值，就我而言，性能是一个问题并且生成随机数是一个重要的贡献者。

因此，我的想法是生成例如0到2 ^ 64-1之间的单个64位随机值，并从中选择4位。问题是我找不到在1到15之间生成值的方法。示例：

std::uniform_int_distribution<std::mt19937::result_type> random(1, 15);

这里，此版本当然不起作用：尽管+1，生成的值仍在0到15之间（因为如果unsigned long long int r = uniform(generator); // between 0 and 2^64-1 unsigned int r1 = (r+1)&15; // first desired random value unsigned int r2 = ((r>>4)+1)&15; //second desired random value unsigned int r3 = ((r>>8)+1)&15; //third desired random value ...恰好是r&15，则加1会产生结果0xb1111。

此外，我希望分布保持一致（例如，我不想使最低有效位更频繁地出现，例如0xb0000就是这种情况，因为值{ {1}}会发生两次）。

Answer 1

代替

std::mt19937 gen(seed);
std::uniform_int_distribution<> dis(1, 15);

auto r1 = dis(gen);
auto r2 = dis(gen);
auto r3 = dis(gen);
auto r4 = dis(gen);

您可以这样做：

std::mt19937 gen(seed);
std::uniform_int_distribution<> dis(0, 15 * 15 * 15 * 15 - 1); // Assuming int at least 16 bits

auto r = dis(gen);

auto r1 = r % 15 + 1; r /= 15;
auto r2 = r % 15 + 1; r /= 15;
auto r3 = r % 15 + 1; r /= 15;
auto r4 = r + 1;

Quick benchmark（第二个版本比第一个版本快2.5倍）

Answer 2

David Schwartz在评论部分中提到

您可以简单地丢弃任何零值。平均每个64位随机输入可为您提供约15个随机值。

为此特定用例实施简单的拒绝采样技术，而不是使用更通用的std::uniform_int_distribution应该会更有效率（例如，参见Quick Bench将标准类与以下内容进行比较）。

class uniform_1_to_15_distribution
{
    uint64_t value_{};        // So that one could use std::mt19937_64 too
public:
    uniform_1_to_15_distribution() = default;

    template <class Gen> int operator() (Gen &g)
    {
        for (;;)
        {
            // When all the bits have been used (or only useless zeroes remain)
            if( value_ == uint64_t{} )
            {
                // Get a new value from the generator
                value_ = g();
                continue;
            }

            // Pick the 4 LS bits
            int ret = value_ & 0xF;

            // "Consume" the state
            value_ >>= 4;

            // Reject 0. Only value in range [1, 15] are accepted.
            if ( ret == 0 )
            {
                continue;
            }        
            return ret;
        }
    }
};

可以测试分发HERE。

1至15之间的随机数

2 个答案: