c++ - 模数和 rand() 是如何工作的？

Question

所以，我一直对此很着迷。

rand() % 6 将始终产生 0-5 之间的结果。

但是，当我需要介于两者之间时，比如说 6-12。

我应该有 rand() % 6 + 6

0+6 = 6.
1+6 = 7.
...
5+6 = 11. ???

如果我想要 6-12 的区间，我需要 + 7 吗？但是，0+7 = 7。什么时候会随机化 6？

我在这里想念什么？哪一种是在 6 到 12 之间获得随机数的正确方法？为什么？好像我在这里遗漏了一些东西。

Answer 1

如果C++11是一个选项，那么您应该使用随机标头和uniform_int_distrubution。正如詹姆斯在使用rand的评论中指出的那样，存在%很多问题，包括有偏差的分布：

#include <iostream>
#include <random>

int main()
{
    std::random_device rd;

    std::mt19937 e2(rd());

    std::uniform_int_distribution<int> dist(6, 12);

    for (int n = 0; n < 10; ++n) {
            std::cout << dist(e2) << ", " ;
    }
    std::cout << std::endl ;
}

如果你必须使用rand那么应该这样做：

rand() % 7 + 6

更新

更好的使用方法rand如下：

6 + rand() / (RAND_MAX / (12 - 6 + 1) + 1)

我从C 常见问题解答中获得了这个，并解释了如何获得一定范围内的随机整数？问题。

更新 2

Boost也是一种选择：

#include <iostream>
#include <boost/random/mersenne_twister.hpp>
#include <boost/random/uniform_int_distribution.hpp>

int main()
{
  boost::random::mt19937 gen;
  boost::random::uniform_int_distribution<> dist(6, 12);

  for (int n = 0; n < 10; ++n) {
    std::cout << dist(gen) << ", ";
  }
  std::cout << std::endl ;
}

Answer 2

你需要 rand() % 7 + 6。

rand() %7 中的最小数字：0。 rand() %7 中的最大数字：6。

0 + 6 = 6。6 + 6 = 12。

Answer 3

模运算a % b计算除法的余数a / b。显然，除法的余数必须小于b，如果a是一个随机正整数，那么a%b它是一个在 0 .. (b-1) 范围内的随机整数

---

在您提到的评论中：

rand()%(最大-最小)+最小

该算法产生半开范围 [min, max) 中的值。（也就是说，max 在范围之外，只是表示边界。由于我们讨论的是整数范围，所以这个范围相当于封闭范围 [min, max-1]。）

当您写“0 - 5”或“6 - 12”时，这些是封闭范围。要使用上述等式，您必须使用表示等效半开范围的值：[0, 6) 或 [6, 13)。

rand() % (6-0) + 0

rand() % (13-6) + 6

请注意，这rand() % (max-min) + min只是您显然已经了解的规则的概括：rand() % n产生范围为 0 - (n-1) 的值。等效的半开范围是 [0, n) 和rand() % n== rand() % (n-0) + 0。

所以教训是：不要将半开范围与封闭范围混淆。

---

第二个教训是，这显示了另一种比手动计算自己的分布<random>更容易使用的方法。rand()内置uniform_int_distribution允许您直接说明所需的包含范围。如果你想要范围 0-5 你说uniform_int_distibution<>(0, 5)，如果你想要范围 6-12 那么你说uniform_int_distribution<>(6, 12)。

#include <random>
#include <iostream>

int main() {
  std::default_random_engine eng;
  std::uniform_int_distribution<> dist(6, 12);

  for (int i=0; i<10; ++i)
    std::cout << dist(eng) << " ";
}

rand()%7+6更简洁，但这并不意味着它更容易使用。

Answer 4

这里有几个概念。

首先，有范围：[表示包括在内。)表示排他性。

模运算符 % n 产生[0,n)- 0,..n-1

当您向该结果添加一个值时，您将向范围的两端添加相同的值：

%n + 6 = [n,n+6)

现在，如果 n 是 6，就像你的情况一样，你的输出将是[0,6)

%6 + 6 = [6,12)

现在你想要的是[6,13)

从中减去 6：

[0,7) + 6 => n%7 + 6

其次，还有使用 rand() 的问题。这取决于您是否真的关心您的数据是否是随机的。如果你真的很在意它是随机的，我强烈建议在今年的 Going Native 2013上观看 Stefan T Lavalej 关于使用 rand() 的陷阱的演讲。他还谈到了你应该使用什么。

如果 rand() 的随机性对你来说并不重要，那么一定要使用它。