C++11--隨機數引擎和隨機數分佈

/* 隨機數引擎:
 *    有狀態的隨機數發生器，生成在預約義的最大小值之間的隨機數
 *    不是真正的隨機數--僞隨機
 */
int main ()
{
   std::default_random_engine eng;
    cout << "Min: " << eng.min() << endl; 
    cout << "Max: " << eng.max() << endl;

    cout << eng() << endl;  // 生成一個隨機數
    cout << eng() << endl;  // 生成第二個隨機數

    std::stringstream state;
    state << eng;  // 保存引擎狀態

    cout << eng() << endl;  // 生成一個隨機數
    cout << eng() << endl;  // 生成第二個隨機數

    state >> eng;  // 恢復引擎狀態
    cout << eng() << endl;  // 生成一個隨機數，跟前面的值如出一轍
    cout << eng() << endl;  // 生成第二個隨機數，跟前面的值如出一轍
}


/* 更多例子 */
void printRandom(std::default_random_engine e) {
    for (int i=0; i<10; i++) 
        cout << e() << " ";
    cout << endl;
}


template <typename T>
void printArray(T arr) {
    for (auto v:arr) {
        cout << v << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main ()
{
   std::default_random_engine eng;
    printRandom(eng);

    std::default_random_engine eng2;
    printRandom(eng2);    //值跟前面徹底同樣，因此引入種子

    unsigned seed = std::chrono::steady_clock::now().time_since_epoch().count();
    std::default_random_engine e3(seed);    //
    printRandom(e3);

    eng.seed();  // 重置引擎爲初始狀態
    eng.seed(109); // 依據種子109設置引擎狀態

    eng2.seed(109);
    if (eng == eng2)   // 兩個引擎狀態相同就相同
        cout << "eng and eng2 have the same state" << endl;


    cout << "\n\n Shuffling:" << endl;
    int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    vector<int> d(arr, arr+9);
    printArray(d);

    vector<int> d =  {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    std::shuffle(d.begin(), d.end(), std::default_random_engine());
    printArray(d);
    std::shuffle(d.begin(), d.end(), std::default_random_engine());  // 相同順序
    printArray(d);
    
    std::shuffle(d.begin(), d.end(), eng);
    printArray(d);
    std::shuffle(d.begin(), d.end(), eng);  // 不一樣順序
    printArray(d);
}

/* 其餘隨機數引擎 參看cplusplus.com*/




/* 隨機數分佈 */
// 默認的引擎都是均勻分佈，且取值範圍固定

int main ()  {
    // 引擎只是提供了一個隨機源
    unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
    std::default_random_engine e(seed);
   // 如何獲取一個0到5之間的隨機數?
   //  e()%6  
    //    -- 隨機性差
    //    -- 只能均勻分佈

    std::uniform_int_distribution<int> distr(0,5);  // range: [0,5]  -- 0和5都包含，這個惟一一個全閉區間的特例
                                                    // 默認參數: [0, INT_MAX]
    cout << " int_distribution: " << endl; 
    for (int i=0; i<30; i++) {
        cout << distr(e) << " ";
    }


    cout << "\n\n real_distribution: " << endl;

    std::uniform_real_distribution<double> distrReal(0,5);  // 半開區間: [1, 5) 
                                                        // default param: [0, 1)
    for (int i=0; i<30; i++) {
        cout << distrReal(e) << " ";
    }

    cout << " poisson_distribution: " << endl; 
    std::poisson_distribution<int> distrP(1.0);  //  mean (double) 
    for (int i=0; i<30; i++) {
        cout << distrP(e) << " ";
    }
    cout << endl;   

    cout << " normal_distribution: " << endl; 
    std::normal_distribution<double> distrN(10.0, 3.0);  // 平均值和標準差
    vector<int> v(20);
    for (int i=0; i<800; i++) {
        int num = distrN(e); // convert double to int
        if (num >= 0 && num < 20)
            v[num]++;   // v[num] 記錄數字num出現的次數
    }
    for (int i=0; i<20; i++) {
        cout << i << ": " << std::string(v[i], '*') << endl;
    }
    cout << endl;

    // Stop using rand()%n; 
}

/* 其餘分佈參看cplusplus.com*/