c++ - 在 C++ 中使用随机数生成一系列可重复的数字

Question

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。

即

随机数:123456789

第一个“随机数”:3

第二个“随机数”:7

第三个“随机数”:1

第四个“随机数”:9

等等。

下次随机数出现时，需要从中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用完数字，则可以重新开始，它可以从头开始)。只要每次都生成相同的数字。

我意识到这正是 rand() 所做的(使用随机数播种)，但是我不能使用 rand。因此，也许更简洁的问题是如何复制“迷你”rand 函数(它不必很复杂，只要输出的数字看起来有点随机即可)。

我也不能使用 boost(不幸的是)。

有任何指示/提示吗？

Answer 1

我不确切地知道为什么你不能使用rand本身，但如果没有，那么你可以自己动手。使用您的整数来播种一个数字，然后使用标准 X<sub>n+1</sub> = a * X<sub>n</sub> + c mod m .

Wikipedia page for linear congruential method有一些样本值 a , c和 m .

现在 LCM 并不是世界上最强大的随机数生成器，但是，如果您只想要“看起来有些随机化”的数字，它应该足够了。

作为LCM算法的一个例子，下面的函数，基于Microsoft Visual/Quick C/C++来自上面链接页面的条目:

// 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;
}

具有全范围 32 位数字的循环时间，但每次只返回种子的某些位，这减少了相同序列的出现。

如果您希望 C++ 类执行此操作，以便所有随机数生成器彼此独立(如 TomZ 所建议的)，您可以使用如下内容:

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;
}