如何在c/c++的无符号字符数组中生成n个随机的1

How to generate n random 1s in an unsigned char array in c/c++?

本文关键字：随机 数组 字符 无符号 c++      更新时间：2023-10-16

这是一个不同于我刚才问的问题，它更具挑战性。

我有一个unsigned char数组unsigned char A[16]。我需要生成一个遮罩向量，我将应用到我的数组a[16]。

应该包含n个'1'，其中0

我还需要n个随机分布在向量中的1。

我如何在c/c++中做到这一点?

谢谢!

编辑:我的想法如下:我将生成n个随机数(需要进行检查以确保所有n个数字不相同)并将它们存储在数组tmp[n]中。然后基于移位生成掩码。

srand(time(0));
for(i = 0; i < n; i++){
  for(j = 0; j < i; j++) 
    while(tmp[i] == tmp[j])  // to make sure all n random numbers are different
      tmp[i] = rand()%128;
unsigned char mask[16] 
for(i = 0; i < n; i++) 
  mask[16] |= (1 << tmp[i]);  //generate mask

生成随机的(i,j)对数字，其中i < 16和j < 8。如果B[i]&(1<<j)位没有设置，则设置并增加"count"。循环直到"count"达到"n"。

一段代码(未经测试):

void generate_n_bit_mask ( unsigned char B[], int n )
{
    // avoid infinite loop later on.
    for ( int i=0; (i < 16); ++i ) {
        B[i] = 0;
    }
    // invariant: k is number of currently masked bits.
    for ( int k = 0; (k < n); )
    {
        // select bit at random.
        int i = rand() % 16;
        int j = rand() %  8;
        unsigned char mask = 1 << j;
        // set it if not selected previously.
        if ( (B[i]&mask) == 0 ) {
            B[i] |= mask, ++k;
        }
    }
}

练习，挑战:从代码中删除魔术常数16。

Edit:您的评论中建议的修改包含一个严重的错误。下面是一个测试程序来测试比特在你的输出掩码中的分布方式。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <ctime>
void generate_n_bit_mask ( unsigned char B[], int n )
{
    // avoid infinite loop later on.
    for ( int i=0; (i < 16); ++i ) {
        B[i] = 0;
    }
    // invariant: k is number of currently masked bits.
    for ( int k = 0; (k < n); )
    {
        // select bit at random.
        int i = std::rand() % 16;
        int j = std::rand() %  8;
        unsigned char mask = 1 << j;
        // set it if not selected previously.
        if ( (B[i]&mask) == 0 ) {
            B[i] |= mask, ++k;
        }
    }
    int j = 0;
}
// count number of set bits in a byte.
int bit_count ( unsigned char x )
{
    int n = 0;
    for ( int i = 0; (i < 8); ++i ) {
        n += ((x >> i) & 1);
    }
    return (n);
}
// count number of set bits in 16 bytes.
int total_bit_count ( unsigned char B[] )
{
    int n = 0;
    for ( int i = 0; (i < 16); ++i ) {
        n += bit_count(B[i]);
    }
    return (n);
}
int main ( int, char ** )
{
    std::srand(std::time(0));
    unsigned char B[16];
    // for all possible values of "n"
    for ( int i = 0; (i <= 16*8); ++i )
    {
        // generate a 16 byte mask with "n" set bits.
        generate_n_bit_mask(B, i);
        // verify that "n" bits are set.
        int n = total_bit_count(B);
        if ( n != i ) {
            std::cout << i << ": " << n << std::endl;
        }
    }
}

程序运行时，会尝试n从0到16*8的每一个值，生成一个n位的随机掩码，然后验证是否恰好设置了n位。如果出现错误(对于某些n的值，设置了某些k!=n位)，则输出一条消息。

如果我将条件更改为if ( (B[i]^mask) != 0 )，我将在输出中得到一致的错误。每次运行至少产生一条错误消息。原始条件if ( (B[i]&mask) == 0 )始终产生0个错误消息。

您有一个16个unsigned char s的数组，可以看作是16 * 8位。为了生成n为1位的随机掩码，需要在[0,16 *8]范围内生成一个随机位置，并将对应的位设置为1。如果该位先前为零，那么您刚刚向数组中添加了一位。重复此操作，直到添加了n位。

相关文章：