Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Обратите внимание на то, что объект процессора передается непосредственно, u(e). Если бы вызов был написан как u(е()), то произошла бы попытка передать следующее созданное езначение в u, что привело бы к ошибке при компиляции. Поскольку некоторые распределения вызывают процессор несколько раз, передается сам процессор, а не очередной результат его вызова.

Когда упоминается генератор случайных чисел (random-number generator), имеется в виду комбинация объекта распределения с объектом процессора.

Читатели, знакомые с библиотечной функцией rand()языка С, вероятно заметили, что вывод вызова объекта default_random_engineподобен выводу функции rand(). Процессоры предоставляют целые беззнаковые числа в определенном системой диапазоне. Функция rand()имеет диапазон от 0до RAND_MAX. Диапазон процессора возвращается при вызове функций-членов min()и max()объекта его типа:

cout << "min: " << e.min() << " max: " << e.max() << endl;

На системе авторов эта программа выводит следующее

min: 1 max: 2147483646

Таблица 17.15. Операции с процессором случайного числа

У генераторов случайных чисел есть одно свойство, которое зачастую вызывает сомнения у новичков: даже при том, что создаваемые числа случайны, при каждом запуске данный генератор возвращает ту же последовательность чисел. Факт неизменности последовательности очень полезен во время проверки. С другой стороны, разработчики, использующие генераторы случайных чисел, должны учитывать этот факт.

Предположим, например, что необходима функция, создающая вектор из 100 случайных целых чисел, равномерно распределенных в диапазоне от 0 до 9. Могло бы показаться, что эту функцию следует написать следующим образом:

// безусловно неправильный способ создания

// вектора случайных целых чисел

// эта функция выводит те же 100 чисел при каждом вызове!

vector bad_randVec() {

default_random_engine e;

uniform_int_distribution u(0,9);

vector ret;

for (size_t i = 0; i < 100; ++i)

ret.push_back(u(e));

return ret;

}

Однако при каждом вызове эта функция возвратит тот же вектор:

vector v1(bad_randVec());

vector v2(bad_randVec());

// выводит equal

cout << ((v1 == v2) ? "equal" : "not equal") << endl;

Этот код выводит "equal", поскольку векторы v1и v2имеют те же значения.

Для правильного написания этой функции объекты процессора и распределения следует сделать статическими (см. раздел 6.1.1):

// возвращает вектор из 100 равномерно распределенных случайных чисел

vector good_randVec() {

// поскольку процессоры и распределения хранят состояние, их следует

// сделать статическими, чтобы при каждом вызове создавались новые

// числа

static default_random_engine е;

static uniform_int_distribution u(0,9);

vector ret;

for (size_t i = 0; i < 100; ++i)

ret.push_back(u(e));

return ret;

}

Поскольку объекты eи uявляются статическими, они хранят свое состояние на протяжении вызовов функции. Первый вызов будет использовать первые 100 случайных чисел из последовательности, созданной вызовом u(e), а второй вызов создаст следующие 100 чисел и т.д.

Каждый генератор случайных чисел всегда создает ту же последовательность чисел. Функция с локальным генератором случайных чисел должна сделать объекты процессора и распределения статическими. В противном случае функция будет создавать ту же последовательность при каждом вызове.

Тот факт, что генератор возвращает ту же последовательность чисел, полезен во время отладки. Но после проверки программы необходимо заставить ее создавать разные случайные результаты при каждом запуске. Для этого предоставляется начальное число (seed). Начальное число — это значение, которое процессор может использовать для начала создания чисел с нового пункта в последовательности.

Начальное число генератора можно задать одним из двух способов: предоставить его при создании объекта процессора либо вызвать функцию-член seed()класса процессора:

default_random_engine e1; // использует стандартное начальное число

default_random_engine e2(2147483646); // использует заданное значение

// начального числа

// e3 и e4 создадут ту же последовательность,

// поскольку они используют то же начальное число

default_random_engine e3; // использует стандартное начальное число

e3.seed(32767); // вызывает функцию seed() для установки нового

// значения начального числа

default_random_engine e4(32767); // устанавливает начальное число 32767

for (size_t i = 0; i != 100; ++i) {

if (e1() == e2())

cout << "unseeded match at iteration: " << i << endl;

if (e3() ! = e4())

cout << "seeded differs at iteration: " << i << endl;

Здесь определены четыре процессора. Первые два, e1и e2, имеют разные начальные числа и должны создавать разные последовательности. У двух вторых, e3и e4, то же значение начального числа. Эти два объекта создадут ту же последовательность.

Выбор подходящего начального числа, как и почти все при создании хороших наборов случайных чисел, на удивление сложен. Вероятно, наиболее распространен подход вызова системной функции time(). Эта функция, определенная в заголовке ctime, возвращает количество секунд, начиная с заданной эпохи. Функция time()получает один параметр, являющийся указателем на структуру для записи времени. Если этот указатель нулевой, функция только возвращает время:

default_random_engine e1(time(0)); // почти случайное начальное число