C++ random随机数生成_C++生成指定范围随机数

技术教程
2025-11-27 13:22:02

C++11推荐使用生成随机数，通过std::mt19937引擎和std::uniform_int_distribution分布可精确控制范围，如生成[1,100]整数或[1.5,5.5]浮点数，避免rand()的分布不均、精度低等问题，且可封装为静态函数提升性能。

c++ random随机数生成_c++生成指定范围随机数

在C++中生成随机数，尤其是指定范围内的随机数，是编程中常见的需求。从C++11开始，标准库提供了更现代、更可靠的方法来生成高质量的随机数，推荐使用头文件中的工具，而不是传统的 rand() 函数。

使用生成指定范围随机数

C++11 引入了功能强大的随机数设施，包括引擎（如 std::mt19937）和分布（如 std::uniform_int_distribution），可以精确控制随机数的范围和分布特性。

示例：生成 [min, max] 范围内的整数

以下代码展示如何生成一个在指定闭区间 [1, 100] 内的随机整数：

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    // 创建随机数引擎（Mersenne Twister）
    std::random_device rd;  // 用于生成种子
    std::mt19937 gen(rd()); // 随机数生成器

    // 定义均匀整数分布范围 [1, 100]
    std::uniform_int_distribution<int> dis(1, 100);

    // 生成随机数
    int random_num = dis(gen);
    std::cout << "随机数: " << random_num << std::endl;

    return 0;
}

这段代码的关键点：

std::random_device rd; 提供真随机种子，提高随机性质量
std::mt19937 gen(rd()); 使用梅森旋转算法，周期长、分布均匀
std::uniform_int_distribution dis(a, b); 确保生成 [a, b] 区间内均匀分布的整数

生成浮点型随机数

若需要生成指定范围的浮点数（如 [0.0, 1.0) 或 [1.5, 5.5]），可使用 std::uniform_real_distribution。

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    std::random_device rd;
    std::mt19937 gen(rd());
    std::uniform_real_distribution<double> dis(1.5, 5.5);

    double random_val = dis(gen);
    std::cout << "随机浮点数: " << random_val << std::endl;

    return 0;
}

为什么不推荐使用 rand()？

虽然 rand() 来自C语言传统，但在C++中存在多个问题：

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分布不均匀，尤其取模后偏差明显
最大值 RAND_MAX 通常较小（如32767），精度有限
多线程环境下状态共享可能导致问题
缺乏对分布类型的控制

例如，rand() % 100 并不能真正均匀地生成 0~99 的数，特别是当 RAND_MAX 不能被100整除时。

封装成可复用函数

可以将常用操作封装为函数，方便调用：

#include <random>

int random_int(int min, int max) {
    static std::random_device rd;
    static std::mt19937 gen(rd());
    std::uniform_int_distribution<int> dis(min, max);
    return dis(gen);
}