zufälliger Header in C++ | Set 1 (Generatoren)
Dieser Header führt Funktionen zur Zufallszahlengenerierung ein. Diese Bibliothek ermöglicht die Erzeugung von Zufallszahlen mithilfe von Kombinationen aus Generatoren und Verteilungen.
- Verteilungen : Objekte, die von einem Generator generierte Zahlenfolgen in Zahlenfolgen umwandeln, die einer bestimmten Zufallsvariablenverteilung folgen, z. B. einer einheitlichen Normalverteilung oder einer Binomialverteilung.
Generatoren
I. Pseudozufallszahlen-Engines: Sie verwenden einen Algorithmus, um Zufallszahlen basierend auf einem anfänglichen Startwert zu generieren. Diese sind:
1. linear_kongruential_engine : Es ist die einfachste Engine in der STL-Bibliothek, die zufällige vorzeichenlose Ganzzahlen generiert. Daraus folgt:
x = (a.x +c) mod m Where x= current state value a = multiplier parameter ; if m is not zero this parameter should be lower than m. c = increment parameter ; if m is not zero this parameter should be lower than m. m = modulus parameter
// C++ program to illustrate // the use of operator() max and min // in linear_congruential_engine #include #include #include using namespace std ; // driver program int main () { // finds the time between the system clock //(present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); // minstd_rand0 is a standard // linear_congruential_engine minstd_rand0 generator ( seed ); // generates the random number cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; //use of min and max functions cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
211182246 is a random number between 1 and 2147483646
2. mersenne_twister_engine: Es handelt sich um eine Zufallszahlen-Engine, die auf dem Mersenne-Twister-Algorithmus basiert. Es erzeugt hochwertige vorzeichenlose ganzzahlige Zufallszahlen im Intervall [0 (2^w)-1].
Dabei ist „w“ die Wortgröße: Anzahl der Bits jedes Wortes in der Zustandssequenz.
// C++ program to illustrate the use of // operator() min and max // in mersenne_twister_engine #include #include #include using namespace std ; // Driver program int main () { // finds the time between the system clock // (present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); // mt19937 is a standard mersenne_twister_engine mt19937 generator ( seed ); // use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; // use of max and min cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
3348201622 is a random number between 0 and 4294967295
3. subtract_with_carry_engine: Es handelt sich um eine Pseudozufallszahlengenerator-Engine, die vorzeichenlose Ganzzahlen erzeugt.
Der verwendete Algorithmus ist verzögert Fibonacci-Generator mit einer Zustandsfolge von r ganzzahligen Elementen plus einem Übertragswert.
// C++ program to illustrate the use of // operator() min and max // in subtract_with_carry_engine #include #include #include using namespace std ; // Driver program int main () { // finds the time between the system clock // (present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); subtract_with_carry_engine < unsigned 24 10 24 > generator ( seed ); // use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; // use of min and max cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
8606455 is a random number between 0 and 16777215
II. Zufallszahlengenerator : Es handelt sich um einen Zufallszahlengenerator, der nichtdeterministische Zufallszahlen erzeugt.
// C++ program to illustrate the use of // operator() min and max // in random_device #include #include using namespace std ; //Driver program int main () { random_device example ; cout < < 'default random_device characteristics:' < < endl ; // use of min cout < < 'minimum: ' < < example . min () < < endl ; // use of max cout < < 'maximum: ' < < example . max () < < endl ; // use of entropy cout < < 'entropy: ' < < example . entropy () < < endl ; // use of operator() cout < < 'a random number: ' < < example () < < endl ; return 0 ; }
Ausgabe:
default random_device characteristics: minimum: 0 maximum: 4294967295 entropy: 0 a random number: 3705944883
III. Pseudozufallszahlen-Engines (Instantiierungen) : Dies sind die besonderen Instanziierungen von Generatormotoren und Adaptern:
1. default_random_engine : Dies ist eine Zufallszahlen-Engine-Klasse, die Pseudozufallszahlen generiert.
Die Funktion ändert den internen Zustand um eins, wodurch der Zustandswert gemäß dem angegebenen Algorithmus geändert wird:
x= (a.x + c)mod m Where x= current state value a and c = respective class template parameters m = class template parameterC++
// C++ program to illustrate the use of // operator() min and max // in default_random_engine #include #include #include using namespace std ; // Driver program int main () { // finds the time between the system clock // (present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); // minstd_rand0 is a standard linear_congruential_engine minstd_rand0 generator ( seed ); // generates the random number cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; // Use of min and max cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
201066682 is a random number between 1 and 2147483646
2. minstd_rand: Es generiert Pseudozufallszahlen; es ist ähnlich linearer Kongruenzgenerator
x = (a.x + c) mod m where x= current state value a c and m=class template parameter
// C++ program to illustrate // the use of operator() max and min // in minstd_rand #include #include #include using namespace std ; //Driver program int main () { // finds the time between the system clock //(present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); // minstd_rand0 is a standard //linear_congruential_engine minstd_rand0 generator ( seed ); // use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; //use of max and min cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
489592737 is a random number between 1 and 2147483646
3.MT19937: Es handelt sich um den Mersenne Twister 19937-Generator. Es handelt sich um einen Pseudozufallsgenerator für 32-Bit-Zahlen mit einer Zustandsgröße von 19937 Bits.
C++
// C++ program to illustrate the // use of operator()min and max // in mt19937 #include #include #include using namespace std ; // Driver program int main () { // finds the time between the system clock //(present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); // mt19937 is a standard //mersenne_twister_engine mt19937 generator ( seed ); //use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; //use of max and min cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
1445431990 is a random number between 0 and 4294967295
4. ranlux24_base: Es handelt sich um einen Ranlux 24-Basisgenerator. Dabei handelt es sich um einen Subtrahierer mit Übertrags-Pseudozufallsgenerator für 24-Bit-Zahlen, der im Allgemeinen als Basis-Engine für den ranlux24-Generator verwendet wird.
Die Funktion ändert den internen Zustand, indem sie ihren Übergangsalgorithmus aufruft, der eine Subtraktion mit Übertrag auf das Element anwendet.
// C++ program to illustrate // the use of operator()min and max // in ranlux24_base #include #include #include using namespace std ; //Driver program int main () { // finds the time between the system clock //(present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); subtract_with_carry_engine < unsigned 24 10 24 > generator ( seed ); //use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; //use of max and min cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
7275352 is a random number between 0 and 16777215
Ein ähnliches Format gilt für die anderen Beispiele.
IV. Motoradapter
1. Discard_block_engine: Es handelt sich um eine Engine-Adapter-Klassenvorlage, die a anpasst Pseudozufallszahlengenerator-Engine Geben Sie einen Typ ein, indem Sie nur „r“-Elemente jedes Blocks von „p“-Elementen aus der von ihm erzeugten Sequenz verwenden und den Rest verwerfen.
Der Adapter zählt intern, wie viele Elemente im aktuellen Block erzeugt wurden.
Die Standardgeneratoren ranlux24 Und ranlux48 anpassen a subtract_with_carry_engine mit diesem Adapter.
// C++ program to illustrate // the use of operator()min and max // in the discard_block_engine #include #include #include using namespace std ; //Driver program int main () { // finds the time between the system clock //(present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); // ranlux24 is a standard instantiation //of discard_block_engine: ranlux24 generator ( seed ); //use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; //use of max and min cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
8132325 is a random number between 0 and 16777215
2. independent_bits_engine: Es handelt sich um eine Engine-Adapter-Klassenvorlage, die a anpasst Pseudozufallszahlengenerator-Engine Typ, um Zufallszahlen mit einer bestimmten Anzahl von Bits (w) zu erzeugen.
Der Übergangsalgorithmus der Engine ruft den Operator()-Member der Basis-Engine so oft wie nötig auf, um genügend signifikante Bits zum Erstellen eines Zufallswerts zu erhalten.
// C++ program to illustrate // the use of operator()min and max // in independent_bits_engine #include #include // It imports the symbol names in // std namespace and possibly in Global namespace. #include #include using namespace std ; //Driver program int main () { // finds the time between the system clock //(present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); //use of independent_bits_engine independent_bits_engine < mt19937 64 uint_fast64_t > generator ( seed ); //use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; //use of max and min cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
13551674127875514537 is a random number between 0 and 184467
3. shuffle_order_engine: Es handelt sich um eine Engine-Adapter-Klassenvorlage, die a anpasst Pseudozufallszahlengenerator-Engine Geben Sie so ein, dass die Nummern in einer anderen Reihenfolge geliefert werden.
Das Objekt speichert intern einen Puffer mit k generierten Zahlen und gibt bei Anforderung eine zufällig ausgewählte Zahl im Puffer zurück und ersetzt diese durch einen von seiner Basis-Engine erhaltenen Wert.
Der Übergangsalgorithmus der Engine wählt einen Wert in der internen Tabelle (der von der Funktion zurückgegeben wird) und ersetzt ihn durch einen neuen Wert, der von der Basis-Engine erhalten wurde.
// C++ program to illustrate // the use of operator()min and max // in shuffle_order_engine #include #include #include using namespace std ; int main () { // finds the time between the system clock //(present time) and clock's epoch unsigned seed = chrono :: system_clock :: now (). time_since_epoch (). count (); // ranlux24 is a standard instantiation // of discard_block_engine: ranlux24 generator ( seed ); //use of operator() cout < < generator () < < ' is a random number between ' ; //use of max and min cout < < generator . min () < < ' and ' < < generator . max (); return 0 ; }
Ausgabe:
9213395 is a random number between 0 and 16777215Quiz erstellen
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