我們知道，C 中的隨機(jī)數(shù)函數(shù)只有一個 rand( ) ，想生成某一區(qū)間范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)乃至隨機(jī)的浮點(diǎn)數(shù)都十分麻煩。

而 C++11 中提供的 random 庫解決了這一問題，它能讓我們方便地生成需要的隨機(jī)值。

下面將介紹如何利用 random 庫中的組件生成符合條件的隨機(jī)數(shù)。

random 庫中的組件分為兩類——隨機(jī)數(shù)引擎類和隨機(jī)數(shù)分布類。

隨機(jī)數(shù)引擎類是可以獨(dú)立運(yùn)行的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，它以均勻的概率生成某一類型的隨機(jī)數(shù)，但無法指定隨機(jī)數(shù)的范圍、概率等信息。因此，它也被稱為“原始隨機(jī)數(shù)發(fā)生器”，由于不能指定生成隨機(jī)數(shù)的范圍，它通常不會被單獨(dú)使用。

隨機(jī)數(shù)分布類是一個需要于隨機(jī)數(shù)引擎類的支持才能運(yùn)行的類，但是它能根據(jù)用戶的需求利用隨機(jī)數(shù)引擎生成符合條件的隨機(jī)數(shù)，例如某一區(qū)間、某一分布概率的隨機(jī)數(shù)。

所有隨機(jī)數(shù)引擎類都支持的操作如下：

下表隨機(jī)數(shù)分布類共有的操作：

隨機(jī)非負(fù)數(shù)——default_random_engine

default_random_engine 是一個隨機(jī)數(shù)引擎類。它定義的調(diào)用運(yùn)算符返回一個隨機(jī)的 unsigned 類型的值。

因此，若想生成 10 個隨機(jī)非負(fù)數(shù)并輸出，程序可以這么寫：

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;

int main( ){
    default_random_engine e;
    for(int i=0; i<10; ++i)
        cout<<e( )<<endl;
    return 0;
}

在我們的系統(tǒng)中，測試結(jié)果為：

16807
282475249
1622650073
984943658
1144108930
470211272
101027544
1457850878
1458777923
2007237709

可以看出，還是比較“隨機(jī)”的。

當(dāng)然，default_random_engine 也只是一個偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，如果在運(yùn)行一次程序，得到結(jié)果將還是這幾個數(shù)。

若想令每次運(yùn)行程序時的生成結(jié)果不同，可以為其設(shè)置較為隨機(jī)的種子，比如當(dāng)前系統(tǒng)的時間。

特定范圍的非負(fù)數(shù)——uniform_int_distribution

uniform_int_distribution 是一個隨機(jī)數(shù)分布類，也是個模板類，模板參數(shù)為生成隨機(jī)數(shù)的類型（不過只能是 int、unsigned、short、unsigned short、long、unsigned long、long long、unsigned long long 中的一種）。它的構(gòu)造函數(shù)接受兩個值，表示隨機(jī)數(shù)的分布范圍（閉區(qū)間）。

因此，一個生成 0 到 9 的隨機(jī)數(shù)程序可以這么寫：

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;

int main( ){
    default_random_engine e;
    uniform_int_distribution<unsigned> u(0, 9);
    for(int i=0; i<10; ++i)
        cout<<u(e)<<endl;
    return 0;
}

在我們的系統(tǒng)中，它的生成結(jié)果為：

0     
1     
7     
4     
5     
2     
0     
6     
6     
9     

隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)——uniform_real_distribution

uniform_real_distribution 是一個隨機(jī)數(shù)分布類，它也是模板類，參數(shù)表示隨機(jī)數(shù)類型（可選類型為 float、double、long double）。構(gòu)造函數(shù)也需要最大值和最小值作為參數(shù)。

下面是一個生成 10 個 0~1 之間的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)的例子：

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;

int main( ){
    default_random_engine e;
    uniform_real_distribution<double> u(0.0, 1.0);
    for(int i=0; i<10; ++i)
        cout<<u(e)<<endl;
    return 0;
}

在我們的系統(tǒng)上的結(jié)果為：

0.131538
0.45865
0.218959
0.678865
0.934693
0.519416
0.0345721
0.5297
0.00769819
0.0668422

隨機(jī)布爾值——bernoulli_distribution

bernoulli_distribution 是一個分布類，但它不是模板類。它的構(gòu)造函數(shù)只有一個參數(shù)，表示該類返回 true 的概率，該參數(shù)默認(rèn)為 0.5 ，即返回 true 和 false 的概率相等。

下面是一個生成 10 個隨機(jī)布爾值的例子：

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;

int main( ){
    default_random_engine e;
    bernoulli_distribution u;
    for(int i=0; i<10; ++i)
        cout<<u(e)<<endl;
    return 0;
}

在我們的系統(tǒng)上的結(jié)果為：

1
1
1
0
0
0
1
0
1
1

總結(jié)

常用的隨機(jī)數(shù)類如下：

• default_random_engine：隨機(jī)非負(fù)數(shù)（不建議單獨(dú)使用）。
• uniform_int_distribution：指定范圍的隨機(jī)非負(fù)數(shù)。
• uniform_real_distribution：指定范圍的隨機(jī)實(shí)數(shù)。
• bernoulli_distribution：指定概率的隨機(jī)布爾值。

事實(shí)上，random 庫的功能極其豐富，其中的隨機(jī)數(shù)引擎不止有 default_random_engine 一個，分布類也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上述三個。它還能進(jìn)行泊松分布、正態(tài)分布、抽樣分等高級的隨機(jī)數(shù)功能，想詳細(xì)了解這些內(nèi)容請去查閱其他資料。我可能要等好久才能把這些內(nèi)容補(bǔ)上。