如何在 C++ 中生成一个随机浮点数
Jinku Hu
2023年10月12日
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 <iomanip>
#include <iostream>
#include <random>
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数(64 位 )。你可以通过指定 float、double 或 long double 到 std::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 <iomanip>
#include <iostream>
#include <random>
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数。
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <random>
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;
}
作者： Jinku Hu
