使用<random>和一个函数生成随机双精度向量

Question

我写了以下函数来生成一个随机的双精度向量：

void getrands(vector<double> *x)
{
  int N=(*x).size();
  uniform_real_distribution<double> unif(0.0,1.0);
  mt19937 re(time(NULL));
  auto generator = bind(unif,re);
  generate_n((*x).begin(),N,generator);
}

在我的main()程序中，如果我尝试在多个向量上调用此函数（比如我想生成10个随机向量），那么我最终得到的所有向量都包含相同的随机数，因为时间不足以获得良好的重新种子。有没有更好的方法来解决这个问题？我应该创建一个随机数组然后再将其转换为向量吗？我习惯于使用matlab，可以只调用X=rand(n,m)...

谢谢！

- icurays1

Answer 1

更好的方法是使用 std::random_device 来生成随机数。

mt19937 re(std::random_device{}());

你应该将RNG作为参数传递给函数，而不是每次迭代都创建一个新实例。

此外，请注意std::bind会复制其参数，因此在将其作为参数传递给bind之前，您可能需要使用std::ref来封装RNG。

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我会重写您的函数如下：

template<typename Generator>
void getrands(vector<double>& x, Generator& gen, unsigned num)
{
  generate_n(std::back_inserter(x), num, std::ref(gen));
}

并将其称为

uniform_real_distribution<double> unif(0.0,1.0);
mt19937 re(std::random_device{}());
auto generator = bind(unif, std::ref(re));

vector<double> vs;

getrands(vs, generator, 10);

这使您能够重复使用相同的随机数生成器，调用函数之前不需要将向量设置为正确的大小，如果需要，还可以向向量添加值。 实时演示

- Praetorian

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啊，这好像可以运行。我只是在学习c++11，所以这对我来说都是新的。你能详细解释一下并提供关于你上一个有关bind的评论的参考吗？ - icurays1

@icurays1 bind函数会复制其参数，所以假设你创建了第二个bind表达式auto generator2 = bind(unif,re);，你会发现调用generator和generator2会产生相同的结果序列。如果你将bind表达式改为auto generator = bind(unif, ref(re));，就不会再生成RNG的副本，generator和generator2会产生不同的序列。 - Praetorian

好的，那很有道理。我已经尝试将我的RNG re作为变量传递，现在又出现了重复...你觉得这是为什么？感谢你的帮助！ - icurays1

@icurays1 函数参数需要是引用类型。例如，void foo(mt19937& rng)，而不是 void foo(mt19937 rng)。请查看我发布的链接，其中包含示例用法。 - Praetorian

明白了 - 现在一切都运行良好，再次感谢！ - icurays1

Answer 2

你应该将 std::mt19937 的定义移到全局作用域，以便它只被初始化一次。随机数生成是一个罕见的情况下全局变量更有意义。此外，种子的最佳实践是使用 std::random_device 而不是当前时间。

- Siyuan Ren

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我有点困惑应该把它放在哪里——在我的函数外面，作为一个常量...？（我还在适应C++） - icurays1

@icurays1：你知道C/C++中的全局变量概念吗？ - Siyuan Ren

原则上是可以的。当我将我的mt19937 re(...)声明移动到函数外部时，我再次获得了重复的行为（即使使用了random_device种子方法）。 - icurays1

@icurays1：很奇怪。你能发一个最小可编译代码来演示你的问题吗？ - Siyuan Ren

啊，不用在意了——我不确定为什么它之前不能运行，但现在可以了！ - icurays1