如何在 C++ 中生成一个随机浮点数

  1. 使用 C++11 <random> 库生成随机浮点数的方法
  2. 使用 rand 函数生成随机浮点数

本文将介绍几种在 C++ 中生成随机浮点数的方法。

使用 C++11 <random> 库生成随机浮点数的方法

该方法是当代 C++ 中推荐的生成高质量随机数的方法。首先,应该初始化 std::random_device 对象。它为随机引擎种子生成不确定的随机位,这对于避免产生相同的数字序列至关重要。在这个例子中,我们使用 std::default_random_engine 来生成伪随机值,但你可以声明特定的算法引擎(参见完整列表这里)。接下来,我们初始化一个均匀分布,并传递最小/最大值作为可选参数。

结果,我们向控制台输出 5 个随机浮点数。

#include <iostream>
#include <random>
#include <iomanip>

using std::cout;
using std::endl;
using std::setprecision;

constexpr int FLOAT_MIN = 10;
constexpr int FLOAT_MAX = 100;

int main()
{
    std::random_device rd;
    std::default_random_engine eng(rd());
    std::uniform_real_distribution<> distr(FLOAT_MIN, FLOAT_MAX);

    for (int n = 0; n < 5; ++n) {
        cout << setprecision(10)
             << distr(eng) << "\n";
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

输出:

19.54383877
92.41870106
92.42645927
93.53035308
39.09127952

前一个版本实际上生成的是双精度浮点值(64 位)。你可以通过指定 floatdoublelong doublestd:::uniform_real_distribution<T> 来自定义浮点类型。请注意,如果参数不是其中之一,则会产生未定义的行为。下面的示例生成单精度浮点数:

#include <iostream>
#include <random>
#include <iomanip>

using std::cout;
using std::endl;
using std::setprecision;

constexpr int FLOAT_MIN = 10;
constexpr int FLOAT_MAX = 100;

int main()
{
    std::random_device rd;
    std::default_random_engine eng(rd());
    std::uniform_real_distribution<float> distr(FLOAT_MIN, FLOAT_MAX);

    for (int n = 0; n < 5; ++n) {
        cout << setprecision(10)
             << distr(eng) << "\n";
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

使用 rand 函数生成随机浮点数

rand 函数来自 C 库,如果要求质量随机性,不推荐使用。该函数生成一个介于 0 和 RAND_MAX 之间的伪随机整数(两者都包含在内)。由于 RAND_MAX 值与实现有关,保证最小值只有 32767,所以 rand 生成的数字具有受限的随机性。需要注意的是,这个函数应该用 std::srand 做种子(最好是传递当前时间参数),然后我们就可以用一些繁琐的算术来生成随机的浮点值。

#include <iostream>
#include <random>
#include <iomanip>

using std::cout;
using std::endl;
using std::setprecision;

constexpr int FLOAT_MIN = 10;
constexpr int FLOAT_MAX = 100;

int main()
{
    std::random_device rd;
    std::default_random_engine eng(rd());
    std::uniform_real_distribution<float> distr(FLOAT_MIN, FLOAT_MAX);

    for (int n = 0; n < 5; ++n) {
        cout << setprecision(10)
             << distr(eng) << "\n";
    }
    cout << endl;

    std::srand(std::time(nullptr));
    for (int i = 0; i < 5; i++)
        cout << setprecision(10)
            << FLOAT_MIN + (float)(rand()) / ((float)(RAND_MAX/(FLOAT_MAX - FLOAT_MIN)))
            << endl;
    return EXIT_SUCCESS;
}

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