std::random 事始め - ゆき社長

とある事情があり std::random を使うことに

libcのrandもあるんだけど、C++11には新しく乱数ライブラリが入りました

通常のrandは、線形合同法等の古いアルゴリズムを使っているため、乱数に偏りが出たり規則性が出る、循環が短い

等々問題点が多いので

ちょっと意識の高い人はメルセンヌツイスター法(MT法) を使ってたと思います

MT法は、乱数アルゴリズムの中でも、偏りが少なく計算も速く、非常に強力です

C++11では、MT法等が抽象化され標準で使えるようになりました

これは一様乱数を作成するものですが、他にも正規分布、ベルヌーイ分布、ポワソン分布等

色々な分布を作成する事が可能ですし

今まで (rand() % 6)+1 等と余りを使ったりして乱数を取得していたのが

乱数の範囲も指定できるようになります

（しかも　上記の場合においては rand()を使うより速くなる事が多い）

つまりは　とっても強力

とりあえず、簡単に MT法で乱数を出すなら


#include

int main(){
    std::mt19937 r(static_cast(time(nullptr)));
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            std::cout << std::hex << r() << std::endl;
        }
    return(1);
}

std::mt19937 というのが乱数生成機で、乱数シードに timeを入れる

わかりやすいですね。

これで十分だと思うのですが、random_deviceやseed_seq を使う事で

より良い乱数を作れるらしい

（この辺の詳しい所は数学得意な人に教えてもらいたい）

ので　定型文として

下記のようにすると　より良い乱数が得られる


#include

int main(){

        std::random_device rnd;

        std::vector< std::uint_least32_t> v(10) ;
        std::generate( v.begin(), v.end(), std::ref(rnd) ) ;
        std::seed_seq q( v.begin(), v.end());
        std::mt19937 mt{ q } ;

        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            std::cout << std::hex << mt() << std::endl;
        }
    return(1);
}

random_deviceというのが、素晴らしい乱数を作るらしいが、速度の関係か

これを毎回呼ぶのは好ましくないっぽく、シードとして使う

vectorを使い、乱数シードを複数持つ？？

ちょっと　細かく追ってないので想定の範囲でゴメンナサイ。

今回は１０個シードを持ちます

注目は std::ref() を使ってる所かな。

参照で渡さなければ

calling a private constructor of class

でコンパイルエラー。

２つ目の注目は mt19937の引数 seed_seqは rvalue不可能という事


        // OK
        std::seed_seq q( v.begin(), v.end());
        std::mt19937 mt{ q } ;

        // NG
        std::mt19937 mt( std::seed_seq( v.begin(), v.end()) );

このへんは、理由を調べるのはコードを追っかけないとよくわからないので

定型文として　何も考えずに覚える事にします

これで整数の乱数が作成出来たのでさいころを実装するのに

(mt() % 6) +1

でも可能ですが、uniform_int_distribution を使うとより高速で便利に出来ます

さらに std::bind　を使い、dice()　という関数オブジェクトにしてしまいます


#include

int main(){

        std::random_device rnd;

        std::vector< std::uint_least32_t> v(10) ;
        std::generate( v.begin(), v.end(), std::ref(rnd) ) ;
        std::seed_seq q( v.begin(), v.end());
        std::uniform_int_distribution dist( 1, 6 ) ;

        auto dice=std::bind(std::uniform_int_distribution(1,6), std::mt19937{q});

        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            std::cout << dice() << std::endl;
        }
    return(1);
}

んー　いんじゃないですかー！