如何在 C 中有效產生均勻分佈的隨機整數？

高效產生均勻分佈的隨機整數

在程式設計領域，產生隨機數在各種應用中起著至關重要的作用。在這些任務中，創建均勻分佈的隨機整數是一個常見的要求。讓我們探索現有方法的局限性，並提出一個最佳化的解決方案，以滿足速度、均勻性、可變範圍和可播種性的特定要求。

樸素方法的局限性

使用 rand() 函數的簡單方法由於排除了最大邊界值而無法提供真正的均勻性。為了解決這個問題，提出了第二個公式，但實驗顯示分佈不均勻。

最佳解決方案：利用C 標準庫

幸運的是，C 標準庫提供了產生無偏隨機數的綜合解：標頭。此標頭提供了高級隨機數引擎，例如 Mersenne-Twister 和確保一致、統一結果的分佈類。

以下C 程式碼片段示範了實作：

#include <random>

std::random_device rd;     // Random device for seed initialization
std::mt19937 rng(rd());    // Random-number engine using Mersenne-Twister
std::uniform_int_distribution<int> uni(min,max); // Distribution class for uniform integers

auto random_integer = uni(rng);

此方法有顯著的優點：

• 速度： C 標準庫專為效能而設計，提供最佳化的解決方案。
• 一致性： std::uniform_int_distribution 類別保證指定範圍內的無偏結果。
• 可變範圍： 此解決方案支援任意範圍最小值和最大值
• 可播種性： std::random_device 允許隨機引擎的播種以實現可重複性。

透過利用 C 標準函式庫，您可以毫不費力地高效可靠地產生均勻分佈的隨機整數，無需複雜的公式或重新發明輪子。

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