如何引用随机生成器？

Question

我正在尝试生成一个范围内的随机数。我在多个线程中有多个对象将调用此函数，该函数在单例中 class 因此只有一个对象被调用。但我注意到我的随机数更接近范围的中间，因此，在前 200 次调用中彼此接近，然后它们开始慢慢分散在给定范围内。

每次重新实例化和重新播种是否有害？函数调用？我读过 this answer 但没读完明白了。
我试图将 std::uniform_real_distribution<double> dis 保留为 class 变量，但我不断收到错误消息，指出 uniform_real_distribution 不是 std:: 的成员，这是为什么？
我试图将 std::shared_ptr< std::uniform_real_distribution<double> > _uniform_distribution 保留为 class 变量，但仍然出现错误。
引用随机生成器的正确方法是什么？
这个问题的正确解决方案是什么？

double getRandom(Object* foo){  
 std::random_device rnd;
 std::mt19937 gen(rnd());
 std::uniform_real_distribution<double> dis(0, foo->limit);
 double random = dis(gen);
 return random;
}

Answer 1

您应该为随机数生成器设置种子一次。除此之外，您的 getRandom 函数是正确的。至于如何在 class 上下文中使用所有这些，您可以按照以下方法进行操作：

#include <random>

class RNG
{
public:
    RNG::RNG() : gen(std::random_device()()) {} // Seeds the mt19937.

    double getRandom(Object* foo){  
        std::uniform_real_distribution<double> dis(0, foo->limit);
        double random = dis(gen);
        return random;
    }

private:
    std::mt19937 gen;
};

因此在程序开始时，您实例化一个 RNG，mt19937 将被播种一次。然后，只要您需要随机数，就可以在同一个 RNG 上调用 getRandom。

Answer 2

如果你想让你的分布成为一个成员变量，那么你必须在每次调用时创建新的参数：

#include <random>
#include <iostream>

class Object
{
public:
    double limit = 100.0;
};

class MyRandomGen
{
    // typedef this for readability
    typedef typename std::uniform_real_distribution<double>::param_type param_type;

    std::mt19937 gen;
    std::uniform_real_distribution<double> dis;

public:
    MyRandomGen(): gen(std::random_device()()) {} // seed only once

    double getRandom(Object* foo)
    {
        param_type range {0, foo->limit}; // new distribution parameters
        return dis(gen, range);
    }
};


int main()
{
    Object o;
    MyRandomGen gen;

    for(auto i = 0; i < 10; ++i)
        std::cout << gen.getRandom(&o) << '\n';
}

输出：

Answer 3

您可以创建 gen 和 rng 静态局部变量。这将确保随机数生成器被初始化一次。

在您的函数生成器中，每次使用新的随机种子调用时都会重新初始化。

Answer 4

将分发作为 class 成员应该不是问题。将 std::random_device 的实例作为 class 成员将是一个问题（至少在许多情况下），因为它无法复制。幸运的是，您实际上并不需要它的实例作为 class 成员，因为（如前所述）您只想调用它一次。由于其他人已经发布了他们对更正生成器的想法 class，我想我也将添加我的想法：

class generator {
    std::uniform_real_distribution<double> dis;
    std::mt19937 gen;
public:
    generator(double lower = 0.0, double upper = 100.0) 
        : gen(std::random_device()()), dis(lower, upper) {}

    double operator()() {
        return dis(gen);
    }
};

您可以像这样使用它（例如）：

generator g;

std::generate_n(std::ostream_iterator<double>(std::cout, "\n"), 20, generator());

至少在一些快速测试中，我没有看到我得到的结果有任何明显的集中趋势。例如：

前 20 个中从 0.4 到 95.9 的命中数似乎很好地涵盖了这个范围。

顺便说一句，在 64 位编译器上，您可能希望使用 mt19937_64 而不是 mt19937，至少通常是这样。

如何引用随机生成器？

How to reference random generator?

c++

visual-c++

c++11