从范围生成随机整数

Question

我需要一个函数，它会在给定范围内生成一个随机整数（包括边界值）。我没有不合理的质量/随机性要求；我有四个要求：

• 我需要它快。我的项目需要生成数百万（有时甚至是数千万）随机数，而我当前的生成器函数已被证明是一个瓶颈。
• 我需要它合理统一（使用 rand() 非常好）。
• 最小-最大范围可以是从 <0, 1> 到 <-32727, 32727> 的任何值。
• 它必须是可播种的。

我目前有以下 C++ 代码：

 output = min + (rand() * (int)(max - min) / RAND_MAX)

问题是它并不是真正统一的——只有当 rand() = RAND_MAX 时才返回 _最大值_（对于 Visual C++，它是 1/32727）。对于像 <-1, 1> 这样的小范围来说，这是一个主要问题，其中最后一个值几乎从不返回。

所以我拿起笔和纸，想出了以下公式（它建立在 (int)(n + 0.5) 整数舍入技巧的基础上）：

但它仍然没有给我一个均匀的分布。使用 10000 个样本重复运行给我 37:50:13 的值 -1、0. 1 的比率。

有没有更好的公式？ （甚至是整个伪随机数生成器函数？）

原文由 Matěj Zábský 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

一个快速，比你的更好，但仍然不是正确均匀分布的解决方案是

output = min + (rand() % static_cast<int>(max - min + 1))

除非范围的大小是 2 的幂，否则无论 rand() 的质量如何， 此方法都会产生 有偏差的非均匀分布 数。有关此方法质量的全面测试，请 阅读此。

原文由 Mark B 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

Answer 2

以下是 沃尔特提出 的想法。我写了一个独立的 C++ 类，它将在闭区间 [low, high] 中生成一个随机整数。它需要 C++11 。

 #include <random>

// Returns random integer in closed range [low, high].
class UniformRandomInt {

    std::random_device _rd{};
    std::mt19937 _gen{_rd()};
    std::uniform_int_distribution<int> _dist;

    public:

        UniformRandomInt() {
            set(1, 10);
        }
        UniformRandomInt(int low, int high) {
            set(low, high);
        }

        // Set the distribution parameters low and high.
        void set(int low, int high) {
            std::uniform_int_distribution<int>::param_type param(low, high);
            _dist.param(param);
        }

        // Get random integer.
        int get() {
            return _dist(_gen);
        }

};

示例用法：

 UniformRandomInt ur;
ur.set(0, 9); // Get random int in closed range [0, 9].

int value = ur.get()

原文由 stackoverflowuser2010 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议