случайный заголовок в C ++ | Набор 1 (Генераторы)

Опубликовано: 5 Января, 2022

Этот заголовок знакомит с возможностями генерации случайных чисел. Эта библиотека позволяет создавать случайные числа, используя комбинации генераторов и распределений.

Генераторы : объекты, генерирующие равномерно распределенные числа.
Распределения : объекты, которые преобразуют последовательности чисел, сгенерированные генератором, в последовательности чисел, которые следуют определенному распределению случайных величин, например равномерному, нормальному или биномиальному.

Генераторы

I. Механизмы псевдослучайных чисел: они используют алгоритм для генерации случайных чисел на основе начального числа. Эти:

linear_congruential_engine : это простейший механизм в библиотеке STL, который генерирует случайные целые числа без знака. Следует:

 х = (ах + с) мод м 
Где x = текущее значение состояния  
            a = параметр множителя; если m не равно нулю, 
            этот параметр должен быть меньше m.
            c = параметр приращения; если m не равно нулю, 
            этот параметр должен быть меньше m.
            m = параметр модуля

operator (): генерирует случайное число.
min: дает минимальное значение, возвращаемое оператором-членом ().
max: дает максимальное значение, возвращаемое оператором-членом ().

 // C++ program to illustrate
 // the use of operator(), max and min
 // in linear_congruential_engine
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
// driver program
 int main ()
 {
 
    // finds the time between the system clock
    //(present time) and clock's epoch
    unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
     
    // minstd_rand0 is a standard
    // linear_congruential_engine
    minstd_rand0 generator (seed);
     
    // generates the random number
    cout << generator() << " is a random number between " ;
     
    //use of min and max functions
    cout << generator.min() << " and " << generator.max();
     
    return 0;
 }

Выход:

211182246 - случайное число от 1 до 2147483646.

mersenne_twister_engine: это механизм случайных чисел, основанный на алгоритме Mersenne Twister. Он производит высококачественные целые случайные числа без знака в интервале [0, (2 ^ w) -1].
где 'w' - размер слова: количество битов каждого слова в последовательности состояний.

operator (): генерирует случайное число.
min: возвращает минимальное значение, возвращаемое элементом operator (), которое для mersenne_twister_engine всегда равно нулю.
max: возвращает максимальное значение, возвращаемое оператором-членом (), которое для mersenne_twister_engine равно 2w-1 (где w - размер слова).

 // C++ program to illustrate the use of
 // operator(), min and max
 // in mersenne_twister_engine
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
// Driver program
 int main ()
 {
     
    // finds the time between the system clock
    // (present time) and clock's epoch
    unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
     
    // mt19937 is a standard mersenne_twister_engine
    mt19937 generator (seed);
     
    // use of operator()
    cout << generator() << " is a random number between " ;
     
    // use of max and min
    cout << generator.min() << " and " << generator.max();
     
    return 0;
 }

Выход:

3348201622 - случайное число от 0 до 4294967295

subtract_with_carry_engine: это механизм генератора псевдослучайных чисел, который производит беззнаковые целые числа.
Используемый алгоритм представляет собой запаздывающий генератор Фибоначчи с последовательностью состояний r целочисленных элементов плюс одно значение переноса.

operator () : генерирует случайное число.
max : он возвращает максимальное значение, возвращаемое оператором-членом (), которое равно (2 ^ w) -1 для subtract_with_carry_engine, где 'w' - размер слова.
min : возвращает минимальное значение, возвращаемое оператором-членом (), которое всегда равно нулю для subtract_with_carry_engine.

 // C++ program to illustrate the use of
 // operator(), min and max
 // in subtract_with_carry_engine
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
// Driver program
 int main ()
 {
     
    // finds the time between the system clock
    // (present time) and clock's epoch
    unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
     
    subtract_with_carry_engine<unsigned, 24, 10, 24> generator (seed);
     
    // use of operator()
    cout << generator() << " is a random number between " ;
     
    // use of min and max
    cout << generator.min() << " and " << generator.max();
 
    return 0;
 }

Выход:

 8606455 - случайное число от 0 до 16777215

II. Генератор случайных чисел : это генератор случайных чисел, который производит недетерминированные случайные числа.

random_device : это настоящий генератор случайных чисел.
operator () : возвращает новое случайное число.
min : возвращает минимальное значение, возвращаемое оператором-членом (), которое для random_device всегда равно нулю.
max : возвращает максимальное значение, возвращаемое оператором-членом ().

 // C++ program to illustrate the use of
 // operator(), min and max
 // in random_device
 #include <iostream>
 #include <random>
 using namespace std;
 
//Driver program
 int main ()
 {
    random_device example;
     
    cout << "default random_device characteristics:" << endl;
     
    // use of min
    cout << "minimum: " << example.min() << endl;
     
    // use of max
    cout << "maximum: " << example.max() << endl;
     
    // use of entropy
    cout << "entropy: " << example.entropy() << endl;
     
    // use of operator()
    cout << "a random number: " << example() << endl;
     
    return 0;
 }

Выход:

 Характеристики random_device по умолчанию:
минимум: 0
максимум: 4294967295
энтропия: 0
случайное число: 3705944883

III. Механизмы псевдослучайных чисел (экземпляры) : это конкретные экземпляры двигателей и адаптеров генераторов:

default_random_engine : это класс механизма случайных чисел, который генерирует псевдослучайные числа.

min : возвращает минимальное значение, заданное оператором ().
max : возвращает максимальное значение, заданное оператором ().
operator () : возвращает новое случайное число.
Функция изменяет внутреннее состояние на единицу, что изменяет значение состояния согласно заданному алгоритму:
```
 х = (ах + с) мод м
 Где x = текущее значение состояния
 a и c = соответствующие параметры шаблона класса
 m = параметр шаблона класса 
```

 // C++ program to illustrate the use of
 // operator(), min and max
 // in default_random_engine
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
// Driver program
 int main ()
 {
     
    // finds the time between the system clock
    // (present time) and clock's epoch
    unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
     
    // minstd_rand0 is a standard linear_congruential_engine
    minstd_rand0 generator (seed);
     
    // generates the random number
    cout << generator() << " is a random number between " ;
     
    // Use of min and max
    cout << generator.min() << " and " << generator.max();
     
    return 0;
 }

Выход:

 201066682 - случайное число от 1 до 2147483646

minstd_rand: генерирует псевдослучайные числа; он похож на линейный конгруэнтный генератор

operator (): возвращает новое случайное число. Функция изменяет внутреннее состояние на единицу, что изменяет значение состояния по следующему алгоритму:
```
х = (ах + с) мод м
где x = текущее значение состояния
a, c и m = параметр шаблона класса
```
min: возвращает минимальное значение, заданное оператором-членом ().
max: возвращает максимальное значение, заданное членом operator (), которое для linear_congruential_engine равно (модуль-1).

 // C++ program to illustrate
 // the use of operator(), max and min
 // in minstd_rand
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
//Driver program
 int main ()
 {
     
   // finds the time between the system clock
  //(present time) and clock's epoch
  unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
   
  // minstd_rand0 is a standard
  //linear_congruential_engine
  minstd_rand0 generator (seed);
   
  // use of operator()
  cout << generator() << " is a random number between " ;
   
  //use of max and min
  cout << generator.min() << " and " << generator.max();
 
  return 0;
 }

Выход:

 489592737 - случайное число от 1 до 2147483646

mt19937: Генератор Mersenne Twister 19937. Это псевдослучайный генератор 32-битных чисел с размером состояния 19937 бит.

operator (): генерирует случайное число. Функция изменяет внутреннее состояние на единицу, используя алгоритм перехода, который производит поворот выбранного элемента.
max: возвращает максимальное значение, заданное оператором ().
min: возвращает минимальное значение, заданное оператором ().

 // C++ program to illustrate the
 // use of operator(),min and max
 // in mt19937
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
// Driver program
 int main ()
 {
     
  // finds the time between the system clock
  //(present time) and clock's epoch
  unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
   
  // mt19937 is a standard
  //mersenne_twister_engine
  mt19937 generator (seed);
 
  //use of operator()
  cout << generator() << " is a random number between " ;
   
  //use of max and min
  cout << generator.min() << " and " << generator.max();
 
  return 0;
 }

Выход:

 1445431990 - случайное число от 0 до 4294967295

ranlux24_base: Это базовый генератор Ranlux 24. Это псевдослучайный генератор 24-битных чисел с вычитанием с переносом, обычно используемый в качестве базового механизма для генератора ranlux24.

operator (): возвращает новое случайное число.
Функция изменяет внутреннее состояние, вызывая свой алгоритм перехода, который применяет к элементу операцию вычитания с переносом.
max: возвращает максимальное значение, заданное оператором ().
min: возвращает минимальное значение, заданное оператором ().

 // C++ program to illustrate
 // the use of operator(),min and max
 // in ranlux24_base
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
//Driver program
 int main ()
 {
     
  // finds the time between the system clock
  //(present time) and clock's epoch
  unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
  subtract_with_carry_engine<unsigned,24,10,24> generator (seed);
 
  //use of operator()
  cout << generator() << " is a random number between " ;
   
  //use of max and min
  cout << generator.min() << " and " << generator.max();
 
  return 0;
 }

Выход:

 7275352 - случайное число от 0 до 16777215

Аналогичный формат применим и к другим примерам.

IV. Адаптеры двигателя

discard_block_engine: это шаблон класса адаптера движка, который адаптирует тип движка генератора псевдослучайных чисел , используя только элементы «r» каждого блока элементов «p» из создаваемой им последовательности, отбрасывая остальные.
Адаптер ведет внутренний подсчет количества элементов, созданных в текущем блоке.
Стандартные генераторы ranlux24 и ranlux48 адаптируют subtract_with_carry_engine с помощью этого адаптера.

operator (): возвращает новое случайное число.
max: возвращает максимальное значение, заданное оператором ().
min: возвращает минимальное значение, заданное оператором ().

 // C++ program to illustrate
 // the use of operator(),min and max
 // in the discard_block_engine
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
//Driver program
 int main ()
 {
     
  // finds the time between the system clock
  //(present time) and clock's epoch
  unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
 
  // ranlux24 is a standard instantitation
  //of discard_block_engine:
  ranlux24 generator (seed);
 
  //use of operator()
  cout << generator() << " is a random number between " ;
   
  //use of max and min
  cout << generator.min() << " and " << generator.max();
 
  return 0;
 }

Выход:

 8132325 - случайное число от 0 до 16777215

independent_bits_engine: это шаблон класса адаптера движка, который адаптирует тип движка генератора псевдослучайных чисел для создания случайных чисел с определенным количеством битов (w).

operator (): возвращает новое случайное число.
Алгоритм перехода движка вызывает элемент operator () базового движка столько раз, сколько необходимо, чтобы получить достаточно значащих битов для построения случайного значения.
max: возвращает максимальное значение, заданное оператором ().
min: возвращает минимальное значение, заданное оператором ().

 // C++ program to illustrate
 // the use of operator(),min and max
 // in independent_bits_engine
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 
// It imports the symbol names in
 // std namespace and possibly in Global namespace.
 #include <cstdint>
 #include <random>
 using namespace std;
 
//Driver program
 int main ()
 {
     
  // finds the time between the system clock
  //(present time) and clock's epoch
  unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
 
  //use of independent_bits_engine
  independent_bits_engine<mt19937,64,uint_fast64_t> generator (seed);
 
  //use of operator()
  cout << generator() << " is a random number between " ;
   
  //use of max and min
  cout << generator.min() << " and " << generator.max();
 
  return 0;
 }

Выход:

 13551674127875514537 - случайное число от 0 до 18446744073709551615

shuffle_order_engine: это шаблон класса адаптера движка, который адаптирует тип движка генератора псевдослучайных чисел, чтобы числа доставлялись в другой последовательности.

Объект хранит буфер из k сгенерированных чисел внутри и при запросе возвращает случайно выбранное число в буфере, заменяя его значением, полученным из его базового механизма.

operator (): возвращает новое случайное число.
Алгоритм перехода движка выбирает значение во внутренней таблице (которое возвращается функцией) и заменяет его новым значением, полученным из его базового движка.
max: возвращает максимальное значение, заданное оператором ().
min: возвращает минимальное значение, заданное оператором ().

 // C++ program to illustrate
 // the use of operator(),min and max
 // in shuffle_order_engine
 #include <iostream>
 #include <chrono>
 #include <random>
 using namespace std;
 
int main ()
 {
     
  // finds the time between the system clock
  //(present time) and clock's epoch
  unsigned seed = chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
 
  // ranlux24 is a standard instantitation
  // of discard_block_engine:
  ranlux24 generator (seed);
 
  //use of operator()
  cout << generator() << " is a random number between " ;
   
  //use of max and min
  cout << generator.min() << " and " << generator.max();
 
  return 0;
 }

Выход:

 9213395 - случайное число от 0 до 16777215

Эта статья предоставлена Шамбхави Сингхом . Если вам нравится GeeksforGeeks, и вы хотели бы внести свой вклад, вы также можете написать статью с помощью provide.geeksforgeeks.org или отправить ее по электронной почте на deposit@geeksforgeeks.org. Посмотрите, как ваша статья появляется на главной странице GeeksforGeeks, и помогите другим гикам.

Пожалуйста, напишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное, или вы хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсужденной выше.

Хотите узнать о лучших видео и практических задачах, ознакомьтесь с базовым курсом C ++ для базового и продвинутого уровня C ++ и курсом C ++ STL для базового уровня плюс STL. Чтобы завершить подготовку от изучения языка к DS Algo и многому другому, см. Полный курс подготовки к собеседованию .

Technical Scripter C++

случайный заголовок в C ++ | Набор 1 (Генераторы)

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СТАТЬИ