如何洗牌 std::vector？

Question

我正在寻找一种通用的、可重用的方法来在 C++ 中对 std::vector 进行洗牌。这是我目前的做法，但我认为它不是很有效，因为它需要一个中间数组并且它需要知道项目类型（本例中为 DeckCard）：

srand(time(NULL));

cards_.clear();

while (temp.size() > 0) {
    int idx = rand() % temp.size();
    DeckCard* card = temp[idx];
    cards_.push_back(card);
    temp.erase(temp.begin() + idx);
}

Answer 1

从 C++11 开始，您应该更喜欢：

#include <algorithm>
#include <random>

auto rng = std::default_random_engine {};
std::shuffle(std::begin(cards_), std::end(cards_), rng);

Live example on Coliru

如果您打算每次都生成不同的排列，请确保在多次调用 std::shuffle 时重复使用相同的 rng 实例！

此外，如果您希望程序在每次运行时创建不同的随机播放序列，您可以使用std::random_device 的输出为随机引擎的构造函数提供种子：

auto rd = std::random_device {}; 
auto rng = std::default_random_engine { rd() };
std::shuffle(std::begin(cards_), std::end(cards_), rng);

---

对于 C++98，您可以使用：

#include <algorithm>

std::random_shuffle(cards_.begin(), cards_.end());

Answer 2

根据您必须遵循的标准 (C++11/C++14/C++17)，此“cppreference”页面提供了很好的示例：https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/random_shuffle。

Answer 3

还可以更简单，完全避免播种：

#include <algorithm>
#include <random>

// Given some container `container`...
std::shuffle(container.begin(), container.end(), std::random_device());

这将在程序每次运行时产生一个新的随机播放。由于代码简单，我也喜欢这种方法。

这是可行的，因为我们需要 std::shuffle 是一个 UniformRandomBitGenerator，它的要求 std::random_device 满足。

注意：如果反复洗牌，最好将random_device存储在局部变量中：

std::random_device rd;
std::shuffle(container.begin(), container.end(), rd);

Answer 4

http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/shuffle/

// shuffle algorithm example
#include <iostream>     // std::cout
#include <algorithm>    // std::shuffle
#include <vector>       // std::vector
#include <random>       // std::default_random_engine
#include <chrono>       // std::chrono::system_clock

int main () 
{
    // obtain a time-based seed:
    unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
    std::default_random_engine e(seed);

    while(true)
    {
      std::vector<int> foo{1,2,3,4,5};

      std::shuffle(foo.begin(), foo.end(), e);

      std::cout << "shuffled elements:";
      for (int& x: foo) std::cout << ' ' << x;
      std::cout << '\n';
    }

    return 0;
}

Answer 5

如果你使用boost，你可以使用这个类（debug_mode 设置为false，如果你希望随机化在执行之间是可预测的，你必须将它设置为true）：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <boost/random/mersenne_twister.hpp>
#include <boost/random/uniform_int.hpp>
#include <boost/random/uniform_int_distribution.hpp>
#include <boost/random/variate_generator.hpp>
#include <algorithm> // std::random_shuffle

using namespace std;
using namespace boost;

class Randomizer {
private:
    static const bool debug_mode = false;
    random::mt19937 rng_;

    // The private constructor so that the user can not directly instantiate
    Randomizer() {
        if(debug_mode==true){
            this->rng_ = random::mt19937();
        }else{
            this->rng_ = random::mt19937(current_time_nanoseconds());
        }
    };

    int current_time_nanoseconds(){
        struct timespec tm;
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tm);
        return tm.tv_nsec;
    }

    // C++ 03
    // ========
    // Dont forget to declare these two. You want to make sure they
    // are unacceptable otherwise you may accidentally get copies of
    // your singleton appearing.
    Randomizer(Randomizer const&);     // Don't Implement
    void operator=(Randomizer const&); // Don't implement

public:
    static Randomizer& get_instance(){
        // The only instance of the class is created at the first call get_instance ()
        // and will be destroyed only when the program exits
        static Randomizer instance;
        return instance;
    }

    template<typename RandomAccessIterator>
    void random_shuffle(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last){
        boost::variate_generator<boost::mt19937&, boost::uniform_int<> > random_number_shuffler(rng_, boost::uniform_int<>());
        std::random_shuffle(first, last, random_number_shuffler);
    }

    int rand(unsigned int floor, unsigned int ceil){
        random::uniform_int_distribution<> rand_ = random::uniform_int_distribution<> (floor,ceil);
        return (rand_(rng_));
    }
};

您可以使用以下代码对其进行测试：

#include "Randomizer.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main (int argc, char* argv[]) {
    vector<int> v;
    v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);v.push_back(5);
    v.push_back(6);v.push_back(7);v.push_back(8);v.push_back(9);v.push_back(10);

    Randomizer::get_instance().random_shuffle(v.begin(), v.end());
    for(unsigned int i=0; i<v.size(); i++){
        cout << v[i] << ", ";
    }
    return 0;
}

Answer 6

除了@Cicada 说的，你应该先播种，

srand(unsigned(time(NULL)));
std::random_shuffle(cards_.begin(), cards_.end());

根据@FredLarson 的评论：

这个版本的 random_shuffle() 的随机性来源是 实现定义，所以它可能根本不使用 rand() 。然后 srand() 不会有任何影响。

所以YMMV。