boost 隨機數發生器

2021-09-06 20:47:33 字數 3199 閱讀 1922

在很多應用中都需要使用隨機數。本庫力求提供乙個高效的,通用的隨機數庫。boost庫有多種隨機數生成方式。先熟悉一下各種隨機數生成器的概念。

數字生成器(number generator

它是乙個函式物件,沒有引數。類似於常見的rand( )。

均勻隨機數生成器(uniform random number generator

在乙個範圍內生成隨機數,有強下界和強上界。乙個例外是對於小數沒有強上界,即v.min() <= x < v.max(),這主要是為了考慮形如[0,1)這類隨機數。

不確定均勻隨機數生成器(non-deterministric uniform random number generator)

原話是:「乙個不確定均勻隨機數生成器是乙個 uniformrandomnumbergenerator,它基於某種隨機過程,因此能提供「真正隨機的」的隨機數序列。隨機過程包括原子核衰變、zehner 二極體的噪音、量子隧道效應、投擲骰子、罐中取物、投擲硬幣等等。網路資料報到達的間隔、鍵盤事件有時也可以被看作隨機過程。」 從這段話來看,這個模型是最先進的,不知道有沒有實現。

偽隨機數生成器(pseudo-random number generator

這是一種uniform random number generator,使用了某些線性演算法。通常需要提供seed。

隨機分布(random distrubution

隨機分布取均勻分布的隨機值作為輸入,輸出符合某一分布的隨機數。

variate_generator類模板

變種生成器用來組合隨機數生成器和隨機分布。關於生成器和分布,boost庫提供了很多現成的。

概要:template

class variate_generator;

比較迷惑人的是兩個operator( )。

看到庫後,發現有太多的生成器。每種生成器有不同的性質,記憶體要求,速度等。做為乙個非專業人士,我不知道如何選擇。庫的說明文件中指出,如果不清楚如何選擇,就使用mt19937,好吧,我就用mt19937了。

這裡所有的生成器都是,typedef 進行專門化來給出的,封裝在 boost::random 名字空間中。例如:

typedef random::mersenne_twister< > mt19937;

用法:boost::variate_generator> vgen (boost::mt19937(),boost::uniform_real<>(0, 1)); //生成 [0, 1)的隨機數

for(int i = 0; i < 10; i++)              cout<< vgen( );

講到分布,這個數學知識就更深了。我從手冊上copy乙份**吧.

分布描述

例項uniform_smallint

在小整數集 (遠小於內部生成器的值域) 上的離散均勻分布

罐中取物

uniform_int

在整數集上的離散均勻分布;可能會多次呼叫內部生成器以獲得足夠多的「隨機性」

罐中取物

uniform_01

區間 [0,1) 上的連續均勻分布;此分布是其它分布的重要基礎-

uniform_real

實數區間 [min, max) 上的連續均勻分布

隨機投下一木棍,其偏轉角的弧度數是 [0, 2pi) 上的這種分布 (假設偏轉角的分布是均勻的)

bernoulli_distribution

伯努利試驗 (bernoulli experiment):布林離散分布,概率可配置

投擲硬幣 (p=0.5)

geometric_distribution

幾何分布:重複伯努利試驗,直到出現某一結果的試驗次數

拋擲骰子,記錄「6」首次出現時的試驗次數

********_distribution ?

?exponential_distribution

指數分布

放射性物質發射 alpha 粒子的間隔時間

normal_distribution

無窮次重複伯努利試驗的結果計數

投擲硬幣 10000 次,記錄正面出現的次數

lognormal_distribution

對數正態分佈 (lognormal distribution) (有時用於模擬)

流水線工人的工作完成時間

uniform_on_sphere

任意給定維數空間的單位球面上的均勻分布

在地球 (近似看作是球體) 表面任選一點去旅遊

void test_mt19937()  

}  void test_rand48()  

}  // uniform_smallint:在小整數域內的均勻分布  

// uniform_int:在整數域上的均勻分布  

// uniform_01:在區間[0,1]上的實數連續均勻分布  

// uniform_real:在區間[min,max]上的實數連續均勻分布  

// bernoulli_distribution:伯努利分布  

// binomial_distribution:二項分布  

// cauchy_distribution:柯西(洛倫茲)分布  

// gamma_distribution:伽馬分布  

// poisson_distribution:泊松分布  

// geometric_distribution:幾何分布  

// ********_distribution:三角分布  

// exponential_distribution:指數分布  

// normal_distribution:正態分佈  

// lognormal_distribution:對數正態分佈  

// uniform_on_sphere:球面均勻分布  

void test_random_distribute()  

// 2. uniform_01  

boost::uniform_01u01(rng);  

for (int i = 0; i < 10; ++i)  

}  

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