一、說明

? ? ? ? Boost.Random 庫提供了許多隨機數生成器，可讓您決定應如何生成隨機數。在 C++ 中，始終可以使用來自 cstdlib 的 std::rand() 生成隨機數。但是，使用 std::rand() 生成隨機數的方式取決于標準庫的實現方式。

? ? ? ? 當包含頭文件 boost/random.hpp 時，您可以使用 Boost.Random 中的所有隨機數生成器和其他類和函數。

? ? ? ? 該庫的大部分已添加到 C++11 的標準庫中。如果您的開發環境支持 C++11，您可以通過包含頭文件 random 并訪問命名空間 std 來重寫本章中的 Boost.Random 示例。

二、示例代碼

? ? ? ? 示例 60.1。帶有 boost::random::mt19937 的偽隨機數

#include <boost/random.hpp>
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdint>
int main()
{
  std::time_t now = std::time(0);
  boost::random::mt19937 gen{static_cast<std::uint32_t>(now)};
  std::cout << gen() << '\n';
}

Example?60.1?

示例 60.1 訪問隨機數生成器 boost::random::mt19937。運算符 operator() 生成一個隨機數，并將其寫入標準輸出。

boost::random::mt19937 生成的隨機數是整數。生成整數還是浮點數取決于您使用的特定生成器。所有隨機數生成器都定義類型 result_type 以確定隨機數的類型。 boost::random::mt19937 的 result_type 是 boost::uint32_t。

所有隨機數生成器都提供兩個成員函數：min() 和 max()。這些函數返回該隨機數生成器可以生成的最小和最大數字。

Boost.Random 提供的幾乎所有隨機數生成器都是偽隨機數生成器。偽隨機數生成器不會生成真正的隨機數。它們基于生成看似隨機數的算法。 boost::random::mt19937 是這些偽隨機數生成器之一。
偽隨機數生成器通常必須進行初始化。如果它們用相同的值初始化，它們將返回相同的隨機數。這就是為什么在示例 60.1 中，std::time() 的返回值被傳遞給 boost::random::mt19937 的構造函數。這應該保證當程序在不同的時間運行時，會產生不同的隨機數。

偽隨機數對于大多數用例來說已經足夠好了。 std::rand() 也基于偽隨機數生成器，它必須用 std::srand() 初始化。不過Boost.Random提供了一個隨機數生成器，可以生成真正的隨機數，只要操作系統有生成真正隨機數的源即可。

示例 60.2。帶有 boost::random::random_device 的實隨機數

#include <boost/random/random_device.hpp>
#include <iostream>
int main()
{
  boost::random::random_device gen;
  std::cout << gen() << '\n';
}

boost::random::random_device is a non-deterministic random number generator，這是一個隨機數生成器，可以產生真正的隨機數。沒有需要初始化的算法。因此，預測隨機數是不可能的。非確定性隨機數生成器通常用于與安全相關的應用程序。

boost::random::random_device 調用操作系統函數來生成隨機數。如果像示例 60.2 一樣調用默認構造函數，則 boost::random::random_device 在 Windows 上使用加密服務提供程序 MS_DEF_PROV，在 Linux 上使用 /dev/urandom 作為源。

如果您想使用其他來源，請調用 boost::random::random_device 的構造函數，它需要一個 std::string 類型的參數。如何解釋此參數取決于操作系統。在 Windows 上，它必須是加密服務提供商的名稱，在 Linux 上，它必須是設備的路徑。

請注意，如果您想使用 boost::random::random_device 類，則必須包含 boost/random/random_device.hpp。 boost/random.hpp 不提供此類。

示例 60.3。具有 bernoulli_distribution 的隨機數 0 和 1

#include <boost/random.hpp>
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdint>
int main()
{
  std::time_t now = std::time(0);
  boost::random::mt19937 gen{static_cast<std::uint32_t>(now)};
  boost::random::bernoulli_distribution<> dist;
  std::cout << dist(gen) << '\n';
}

Example?60.3

示例 60.3 使用偽隨機數生成器 boost::random::mt19937。此外，還使用了分布。分布是 Boost.Random 類，它將隨機數范圍從隨機數生成器映射到另一個范圍。雖然像 boost::random::mt19937 這樣的隨機數生成器具有內置的隨機數下限和上限，可以使用 min() 和 max() 查看，但您可能需要不同范圍內的隨機數。

示例 60.3 模擬投擲硬幣。因為硬幣只有兩個面，隨機數生成器應該返回 0 或 1。boost::random::bernoulli_distribution 是一個返回兩個可能結果之一的分布。

分布的使用類似于隨機數生成器：您調用運算符 operator() 來接收隨機數。但是，您必須將隨機數生成器作為參數傳遞給分布。在示例 60.3 中，dist 使用隨機數生成器 gen 返回 0 或 1。

示例 60.4。 1 到 100 之間的隨機數，具有 uniform_int_distribution

#include <boost/random.hpp>
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdint>
int main()
{
  std::time_t now = std::time(0);
  boost::random::mt19937 gen{static_cast<std::uint32_t>(now)};
  boost::random::uniform_int_distribution<> dist{1, 100};
  std::cout << dist(gen) << '\n';
}

? ? ? ? Boost.Random 提供了多種分布。示例 60.4 使用了經常需要的分布：boost::random::uniform_int_distribution。此分布可讓您定義所需的隨機數范圍。在示例 60.4 中，dist 返回 1 到 100 之間的一個數字。

? ? ? ? 請注意，dist 可以返回值 1 和 100。分布的下限和上限都包括在內。

? ? ? ? 除了 boost::random::bernoulli_distribution 和 boost::random::uniform_int_distribution 之外，Boost.Random 中還有許多分布。例如，boost::random::normal_distribution 和 boost::random::chi_squared_distribution 等分布用于統計。