c++ - 我可以使用单个 `default_random_engine` 来创建多个正态分布的数字集吗？

Question

我想生成一组单位 vector (对于任意维度)，它们均匀分布在所有方向上。为此，我为每个 vector 分量生成正态分布的数字，并按幅度的倒数缩放结果。

我的问题:我可以使用单个 std::default_random_engine 为我的 vector 的所有组件生成数字，还是每个组件都需要自己的引擎？

Afaik，每个组件都需要独立地呈高斯分布才能进行数学计算，我无法评估这两种情况之间的差异。这是一个具有单个 RNG 的 MWE(此处省略了 vector 的分配和归一化)。

std::vector<std::vector<double>> GenerateUnitVecs(size_t dimension, size_t count)
{
    std::vector<std::vector<double>> result;

    /* Set up a _single_ RNG */
    size_t seed = GetSeed(); // system_clock
    std::default_random_engine gen(seed);
    std::normal_distribution<double> distribution(0.0, 1.0); 

    /* Generate _multiple_ (independent?) distributions */
    for(size_t ii = 0; ii < count; ++ii){
        std::vector<double> vec;
        for(size_t comp = 0; comp < dimension; ++comp)
            vec.push_back(distribution(gen)); // <-- random number goes here

        result.push_back(vec);
    }
    return result;
}

谢谢。

Answer 1

OP 询问:

My question: Can I use a single std::default_random_engine to generate numbers for all components of my vector or does every component require its own engine?

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我建议正如其他人在关于不使用 std::default_random_engine 的评论中所述，而是使用 std::random_device 或 std::chrono: :high_resolution_clock

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要将random_device 用于正态分布 或Gaussian 非常简单:

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <map>
#include <random>
#include <cmath>

int main() {

    std::random_device rd{};
    std::mt19937 gen{ rd() };

    // values near the mean are the most likely
    // standard deviation affects the dispersion of generated values from the mean
    std::normal_distribution<> d{5,2};

    std::map<int, int> hist{};
    for ( int n=0; n<10000; ++n ) {
        ++hist[std::round(d(gen))];
    }
    for ( auto p : hist ) {
        std::cout << std::setw(2)
                  << p.first << ' ' << std::string(p.second/200, '*' ) << '\n';
    }
}

---

要使用 std::chrono::high_resolution_clock:需要做更多的工作，但同样简单。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <map>
#include <random>
#include <cmath>
#include <limits>
#include <chrono>

class ChronoClock {
public:
    using Clock = std::conditional_t<std::chrono::high_resolution_clock::is_steady,
        std::chrono::high_resolution_clock,
        std::chrono::steady_clock>;

    static unsigned int getTimeNow() {
        unsigned int now = static_cast<unsigned int>(Clock::now().time_since_epoch().count());
        return now;
    }
};

int main() {       

    /*static*/ std::mt19937 gen{}; // Can be either static or not.

    gen.seed( ChronoClock::getTimeNow() );

    // values near the mean are the most likely
    // standard deviation affects the dispersion of generated values from the mean
    std::normal_distribution<> d{5,2};

    std::map<int, int> hist{};
    for ( int n=0; n<10000; ++n ) {
        ++hist[std::round(d(gen))];
    }
    for ( auto p : hist ) {
        std::cout << std::setw(2)
                  << p.first << ' ' << std::string(p.second/200, '*' ) << '\n';
    }
}

正如您从上面的示例中看到的那样 here来自 cppreference.com 的是单一引擎、单一种子和单一分布，它使用单一引擎生成随机数或随机数集。

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编辑 - 此外，您可以使用我编写的类作为随机引擎和随机分布的包装类。可以引用我的这个回答here .