在c++中使用随机数生成一系列可重复的数字

Using a random number to generate a series of repeatable numbers in C++

本文关键字：一系列 数字 c++ 随机数      更新时间：2023-10-16

我有一个unsigned int存储一个随机数。我需要使用这个数字来生成一系列"类似随机"的数字，并让它在这个原始随机数再次出现时生成完全相同的数字。

。

随机编号:123456789

第一个"随机类数":3

第二个"随机类数":7

第三个"随机类数":1

第四个"随机类数":9

等等

下次出现随机数时，需要从它生成完全相同的数字。

非随机数可以重复和/或环绕(如果使用的任何算法的数字耗尽，它可以重新开始)。只要每次都生成相同的数字。

我意识到这正是rand()所做的(用随机数播种)，但是我不能使用rand。因此，也许一个更简洁的问题是，我如何复制一个"迷你"rand函数(它不必是任何复杂的东西，只要出来的数字看起来有点随机)。

我也不能使用boost(不幸的是)。

指针/建议吗?

我不知道确切的为什么你不能使用rand本身，但如果不是，那么你可以只是滚动你自己的。使用你的整数来播种一个数字，然后使用标准的Xn+1 = a * Xn + c mod m。

维基百科关于线性同余方法的页面有a, c和m的一些样本值。

现在LCM不是世界上最大的随机数生成器，但是，如果你只是想要"看起来有点随机"的数字，它应该足够了。

作为LCM算法的一个示例，下面的函数基于上面链接页面的Microsoft Visual/Quick C/C++条目:

// LCM pseudo-random number generator.
// Outputs numbers from 0..32767 inclusive.
// With protection against identical sequences.
//   due to full 32-bit cycle but only returning 15 bits.
uint32_t myRand (void) {
    const static uint32_t a = 214013U;
    const static uint32_t c = 2531011U;
    // m is, of course, 2^32 since the values will wrap.
    static uint32_t seed = 1;
    seed = seed * a + c;
    return (seed >> 16) & 0x7FFF;
}

有一个32位数字的完整范围的循环时间，但每次只返回种子的某些位，这减少了相同序列的出现。

如果你想要一个c++类来做这件事，这样所有的随机数生成器都是相互独立的(正如TomZ所建议的)，你可以使用这样的东西:

class myRand {
    public:
        myRand ();
        myRand (unsigned int newSeed);
        ~myRand ();
        void setSeed (unsigned int newSeed);
        unsigned int getSeed (void);
        unsigned int next (void);
    private:
        unsigned int seed;
        const static unsigned int a = 214013U;
        const static unsigned int c = 2531011U;
};
myRand::myRand () { seed = 1; }
myRand::myRand (unsigned int newSeed) { setSeed (newSeed); }
myRand::~myRand () { }
void myRand::setSeed (unsigned int newSeed) { seed = newSeed; }
unsigned int myRand::getSeed (void) { return seed; }
unsigned int myRand::next (void) {
    seed = (seed * a + c) & 0xffffffff;
    return (seed >> 16) & 0x7fff;
}

, 

#include <iostream>
int main (void) {
    myRand r (5);
    std::cout << r.next() << "n";          //    54
    std::cout << r.next() << "n";          // 28693
    unsigned int saveSeed = r.getSeed();
    std::cout << r.next() << "n";          // 12255
    std::cout << r.next() << "n";          // 24449
    r.setSeed (saveSeed);
    std::cout << r.next() << "n";          // 12255
    std::cout << r.next() << "n";          // 24449
    return 0;
}

您可以从<random>(或<tr1/random>)中选择任何伪随机数生成引擎，并使用它为均匀整数分布提供燃料。

只要为引擎分配相同的数字，得到的整数序列将是相同的。

的例子:

#include <random>
std::mt19937 rng;  // everyone's favourite engine: fast, long period
std::uniform_int_distribution<uint32_t> uniformUINT32(0, 99);  // numbers in the range [0, 100)
int main()
{
  static const unsigned long int seed = 123;
  rng.seed(seed);
  int val;
  val = uniformUINT32(rng);  // a predictable random number (69)
  val = uniformUINT32(rng);  // ditto (71)
}

创建一个实现线性同余生成器的类:

http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_congruential_generator

您可以查找A和C的合适值，并使用2^32作为M(模)数值配方中的例子:A = 1664525, C = 1013904223

正如文章所述，使用2^32作为模数在32位字长上是"自由的"。

这与rand()的大多数版本使用的算法相同。

请注意，这是不安全的。

种子值为x，使用相同的种子将生成相同的序列

对于您的情况，您可以使用伪随机数生成器(适合做一些快速花哨的东西，但不适用于安全/科学相关领域)

Rn = Rn * 1664525 + 1013904223

Rn的数据类型为uint32_t，用于支持类型环绕。初始值Rn作为种子

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