boost庫之Random

Random     随機數

在很多應用中都需要使用随機數。本庫力求提供一個高效的，通用的随機數庫。boost庫有多種随機數生成方式。先熟悉一下各種随機數生成器的概念。

數字生成器（Number Generator）

它是一個函數對象，沒有參數。類似于常見的rand( )。

均勻随機數生成器（Uniform Random Number Generator）

在一個範圍内生成随機數，有強下界和強上界。一個例外是對于小數沒有強上界，即v.min() <= x < v.max()，這主要是為了考慮形如[0,1)這類随機數。

不确定均勻随機數生成器（Non-deterministric Uniform Random Number Generator）

原話是：“一個不确定均勻随機數生成器是一個 UniformRandomNumberGenerator，它基于某種随機過程，是以能提供“真正随機的”的随機數序列。随機過程包括原子核衰變、Zehner 二極管的噪音、量子隧道效應、投擲骰子、罐中取物、投擲硬币等等。網絡資料包到達的間隔、鍵盤事件有時也可以被看作随機過程。” 從這段話來看，這個模型是最先進的，不知道有沒有實作。

僞随機數生成器（Pseudo-random Number Generator）

這是一種Uniform Random Number Generator，使用了某些線性算法。通常需要提供seed。

随機分布（Random Distrubution）

随機分布取均勻分布的随機值作為輸入，輸出符合某一分布的随機數。

頭檔案 <boost/random.hpp>

variate_generator 類模闆

變種生成器用來組合随機數生成器和随機分布。關于生成器和分布，boost庫提供了很多現成的。

概要：

template<class Engine, class Distribution>

class variate_generator

{

public:

typedef Engine engine_type;

typedef Distribution distribution_type;

typedef typename Distribution::result_type result_type;

variate_generator(Engine e, Distribution d);

result_type operator()();

template<class T>

result_type operator()(T value);

engine_value_type& engine();

const engine_value_type& engine() const;

result_type min() const;

result_type max() const;

};

比較迷惑人的是兩個operator( )。

生成器

看到庫後，發現有太多的生成器。每種生成器有不同的性質，記憶體要求，速度等。做為一個非專業人士，我不知道如何選擇。庫的說明文檔中指出，如果不清楚如何選擇，就使用mt19937，好吧，我就用mt19937了。

這裡所有的生成器都是，typedef 進行專門化來給出的，封裝在 boost::random 名字空間中。例如：

typedef random::mersenne_twister< > mt19937;

用法：

        boost::variate_generator<boost::mt19937, boost::uniform_real<> > vgen (boost::mt19937(),boost::uniform_real<>(0, 1)); //生成 [0, 1)的随機數

for(int i = 0; i < 10; i++)              cout<< vgen( );

分布

講到分布，這個數學知識就更深了。我從手冊上copy一份表格吧.

分布	描述	執行個體
uniform_smallint	在小整數集 (遠小于内部生成器的值域) 上的離散均勻分布	罐中取物
uniform_int	在整數集上的離散均勻分布；可能會多次調用内部生成器以獲得足夠多的“随機性”	罐中取物
uniform_01	區間 [0,1) 上的連續均勻分布；此分布是其它分布的重要基礎	-
uniform_real	實數區間 [min, max) 上的連續均勻分布	随機投下一木棍，其偏轉角的弧度數是 [0, 2pi) 上的這種分布 (假設偏轉角的分布是均勻的)
bernoulli_distribution	伯努利試驗 (Bernoulli experiment)：布爾離散分布，機率可配置	投擲硬币 (p=0.5)
geometric_distribution	幾何分布：重複伯努利試驗，直到出現某一結果的試驗次數	抛擲骰子，記錄“6”首次出現時的試驗次數
triangle_distribution	?	?
exponential_distribution	指數分布	放射性物質發射 alpha 粒子的間隔時間
normal_distribution	無窮次重複伯努利試驗的結果計數	投擲硬币 10000 次，記錄正面出現的次數
lognormal_distribution	對數正态分布 (lognormal distribution) (有時用于模拟)	流水線勞工的工作完成時間
uniform_on_sphere	任意給定維數空間的機關球面上的均勻分布	在地球 (近似看作是球體) 表面任選一點去旅遊

【轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_67b9b8d00100qm73.html】