c++ - srand 根本不是随机的 - 替代品？

Question

我正在玩弄数组，填充伪随机数，找到最小值和最大值以及它们的索引和出现次数，我注意到一些奇怪的事情 -当使用 srand 播种时，最小值和最大值出现的次数总是相等的。这对我来说似乎不是很随机。

是否有另一种方法来获得不同数量的最小值和最大值出现，正如人们对随机数所期望的那样？

这是我的代码（我正在学习，所以它可能是混乱和低效的，欢迎提出建议）

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <time.h>

using namespace std;

void findExtremes( const int[], int); 

int main()
{
    const int lenght = 2000; //define lenght

    int array1[lenght];

    srand(time(0)); 

    for ( int i = 0; i < lenght; i++) //populate array with random numbers and print them out
    {
        array1[i] = rand() % 3000;
        cout << "Index " << i << " = " << array1[i] << endl;
    }

    findExtremes(array1, lenght);   // call fn

    return 0;
}

void findExtremes( const int array[], int size)
{
     int maxV, minV, maxI, minI;
     maxV = array[0];
     minV = array[0];
     minI = 0;
     maxI = 0;

     for ( int i = 1; i < size; i++)
     {
         if ( array[i] > maxV)
            {
                maxV = array[i];
                maxI = i;
            }
         if ( array[i] < minV)
            {
                minV = array[i];
                minI = i;
            }
     }

     //find the number of occurances for min and max values

     int minOcc = 0;
     int maxOcc = 0;

     for ( int i = 1; i < size; i++)
     {
             if (array[i] == minV)
                 minOcc++;
             if (array[i] == minV)
                 maxOcc++;
     }

     //output

     cout << "\nMinmim value is index " << minI << " with value " << minV << " and " << minOcc << " occurances" << endl;
     cout << "\nMaxium value is index " << maxI << " with value " << maxV << " and " << maxOcc << " occurances" << endl << "\n";  
}

score 3 · Accepted Answer

首先，它们实际上是伪随机数，而不是随机数。无论如何，一个真正的随机序列可能具有您所看到的确切属性:-) 该序列1,1,1,1,1在真正随机集中出现的可能性与5,2,4,2,99.

如果你想要一个“更随机”的随机序列，我不会使用 C 库附带的普通序列（除非这些库是由了解随机性的人编写的）——你应该研究一下 Mersenne Twister 之类的东西，使用/dev/random（如果Linux下）等等。

您可能还想查看这段代码。

if (array[i] == minV)
    minOcc++;
if (array[i] == minV)
    maxOcc++;

我认为 lastif应该与maxV而不是比较minV。否则，您的最小和最大计数不同的可能性为零。

当我进行更改（并更改% 3000为% 30, 以获得一系列重复项）时，我看到：

Minmim value is index 112 with value 0 and 65 occurances
Maxium value is index 24 with value 29 and 58 occurances

而且，就这个问题而言，这并不重要，您可能需要稍微清理一下拼写：

lenght-> length。
minmum->minimum
maxium->maximum
occurances->occurrences

score 1 · Accepted Answer

我对物理进行数值模拟，我的小组为此使用GSL 库：

#include <gsl/gsl_rng.h>
#include <gsl/gsl_randist.h>

class Random
{
private:
    gsl_rng* r; //!< Pointer to the gsl rng
public:
    //! Constructor: uses argument as the seed
    Random(long unsigned int seed);

    long int R(int N);
    long double R();
    long double gaussianR(long double sigma);
};

inline Random::Random(long unsigned int s)
{
    r = gsl_rng_alloc( gsl_rng_taus );
    gsl_rng_set(r, s); //seed to use to the pseudo-aleatory number generator.
}

// a uniform number between 0 and N-1
inline long int Random::R(int N)
{
    return gsl_rng_uniform_int (r, N);
}

// a uniform number between 0 and 1
inline long double Random::R()
{
    return gsl_rng_uniform_pos( r );
}

// a gaussian distribution with sigma
inline long double Random::gaussianR(long double sigma)
{
    return gsl_ran_gaussian(r, sigma);
}

你必须用标志编译它： OTHER_LDFLAGS = -lgsl -lm -lgslcblas

并添加包含和库（这是用于 fink 安装案例）：

HEADER_SEARCH_PATHS = /sw/include LIBRARY_SEARCH_PATHS = /sw/lib

希望这可以帮助。

score 0 · Accepted Answer

绅士们：注意

是的！这个答案是“旧的”。而在 c++11 时代，一定要使用 c++11 <random>。但是请不要在事实发生多年后对这个问题投反对票，因为您认为“每个人都知道 rand()是邪恶的！”。事实上，事实并非如此。它只是有限的，而且很容易不当使用。但是- 作为一个历史事实，它作为 API 存在，并且记录如何更好地使用它仍然很有用。我没有删除这个答案是有原因的。

原答案：

请阅读

http://eternallyconfuzzled.com/arts/jsw_art_rand.aspx

值得注意的是，不要写rand() % 3000. 写

 int r = rand() / ( RAND_MAX / 3000 + 1 );

事实上，随机应该是均匀分布的，这意味着当样本数量足够大（对于初学者来说，大于域的大小）时，下限和上限确实有接近 100% 的机会发生。

这就是真正的随机性（尝试在没有它的情况下进行蒙特卡洛算法 - 你会非常不开心）

score 0 · Accepted Answer

0

您可以使用 C++11 中包含的新random库，也可以使用它所基于的 Boost::Random 库。

于 2011-10-17T08:53:29.193 回答

score 0 · Accepted Answer

我认为问题在于您最初的陈述是错误的。该代码每次提供不同的数字。我试过你未修改的代码，结果如下：

Minmim value is index 1194 with value 0 and 1 occurances
Maxium value is index 1264 with value 2995 and 1 occurances

Minmim value is index 1958 with value 1 and 1 occurances
Maxium value is index 1510 with value 2991 and 1 occurances

...

但是，代码中有两个错误：

在第二个 for 循环中，您应该从 i = 0 开始。
您应该在同一循环中与 maxV 而不是 minV 进行比较。

关于随机数生成：

当播种相同的数字时，一系列 rand() 调用应该返回相同的数字。rand() 不是用于随机数，而是用于伪随机数。rand() 应该采用这种方式，因为例如，当使用相同的种子启动时，模拟将输出相同的结果。这是一个非常好的财产。
您使用当前时间播种它，这是可以的，因此 rand()每次都应该返回不同的数字系列（至少在不被调用多次时）。播种对我来说看起来不错。它实际上与此处提供的示例非常相似。
样本大小为 2000，生成数字的范围为 3000。这意味着最小大小和最大大小不可能始终相同。如果样本量为一百万，则很有可能 2999 应该是最多运行中的最大数字。

score 0 · Accepted Answer

您的伪随机数生成器 (PRNG) 的行为是完全正常的。

事实上，如果你从中抽取足够多的数字rand()，你总是会得到相同的极值，因为它是均匀分布的。

就您而言，问题是：您是否需要另一种行为？你不应该像@sehe 建议的那样猛扑真随机数。在处理随机模拟时，这可能是无用的，甚至是有问题的，蒙特卡洛算法就是这样。想象一下，你想调试一个基于随机数的代码片段，或者你的同事打算检查你的结果：如果你不能重现相同的随机序列，你会怎么做？

这就是当您不需要加密安全随机数时 PRNG 足够且通常首选的原因之一。

c++ - srand 根本不是随机的 - 替代品？

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