【问题标题】：Using boost::random and getting same sequence of numbers使用 boost::random 并获得相同的数字序列
【发布时间】：2010-02-03 06:20:17
【问题描述】：

我有以下代码：

Class B {

void generator()
{
    // creating random number generator
    boost::mt19937 randgen(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));
    boost::normal_distribution<float> noise(0,1);
    boost::variate_generator<boost::mt19937, 
        boost::normal_distribution<float> > nD(randgen, noise);


    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        value = nD();
        // graph each value
    }
}
};

Class A {

void someFunction()
{
    for(int i = 1; i <=3; i++)
    {
        std::shared_ptr<B> b;
        b.reset(new B());
        b->generator();
    }
}
};

我希望快速连续多次执行上述代码以生成多个图形。我还查看了thisstackoverflow 问题，该问题类似，但需要注意的是，当使用 time(0) 并且快速连续调用成员函数时，您仍然可能会得到相同的数字序列。

我该如何克服这个问题？

编辑：我尝试在 B 类中将 randgen 设为静态，也尝试在 A 类中将其设为全局变量，但每次 3 个图表仍然相同。我也尝试过从 GetSystemTime 毫秒播种。我一定是错过了什么。

【问题讨论】：

如果您有充分的理由使用 mt19937 而不是简单地使用 rand()，那么也可能有充分的理由获得一个像样的种子。有提供真正随机数据的 Web 服务以及您可以购买的硬件。您可以将它们用作种子（定期），并使用 PRNG 来节省重新种子之间的时间/延迟。 en.wikipedia.org/wiki/…
我一定遗漏了一些东西 - 编辑问题以提供更大的图景。

标签： c++ random

【解决方案1】：

一种方法是不要在每次执行代码时重新设置随机数生成器的种子。

创建生成器并为其播种一次，然后继续使用它。

假设您在同一次运行中多次调用该代码。如果您正在执行多次运行（但仍在同一秒内），您可以使用另一个不同的属性（例如进程 ID）来更改种子。

或者，您可以依赖于平台，使用 Windows GetSystemTime() 返回一个其元素之一为毫秒的 SYSTEMTIME 结构，或者使用 Linux getTimeOfDay 返回自纪元以来的微秒数。

窗户：

#include <windows.h>
SYSTEMTIME st;
GetSystemTime (&st);
// Use st.wSecond * 100 + st.wMillisecs to seed (0 thru 59999).

Linux：

#include <sys/time.h>
struct timeval tv;
gettimeofday (&tv, NULL);
// Use tv.tv_sec * 100 + (tv.tv_usec / 1000) to seed (0 thru 59999).

【讨论】：

酷 - 使用 GetSystemTime()。是的，我正在多次运行，我不想使用全局变量。
由于某种原因，这仍然对我不起作用——即使是毫秒

【解决方案2】：

使用 Boost.Random，您可以保存随机数生成器的状态——例如，您可以将其保存到文本文件中。这是通过流完成的。

例如，使用您的代码，在您播种生成器并运行一次后，您可以使用输出流保存状态，如下所示：

std::ofstream generator_state_file("rng.saved");
generator_state_file << randgen;

然后，当您创建一个新的生成器时，您可以使用相反的流从该文件中加载状态：

std::ifstream generator_state_file("rng.saved");
generator_state_file >> randgen;

然后使用状态生成更多的随机数，然后重新保存状态，以此类推。

如果您不想使用文件，也可以使用std::stringstream 将状态保存到std::string，但我没有亲自尝试过。

【讨论】：

哇，我不知道你能做到这一点。太棒了。

【解决方案3】：

只创建一个随机数生成器，因此它只播种一次：

static boost::mt19937 randgen(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));

【讨论】：

原理我明白了。但是，当我在课堂上将其设为静态时。我认为它应该只初始化一次。就我而言，我正在实例化多个运行相同随机数源代码的对象。当我将其设为静态时，它仍然会为每个对象生成相同的数字序列。

【解决方案4】：

最初的想法

在 unix 上，您可以尝试从 /dev/random 或 /dev/urandom 读取一些字节作为种子。您也可以尝试使用 time(0) + pid + 静态计数器（或伪随机序列）的组合。

相信在windows上，你可以使用QueryPerformanceCounter来获取高性能定时器寄存器的值。

另一个想法：

您可以将您的 mt19937 prng 声明为静态或全局，这样您就永远不会丢失其状态。

第三个想法：

您希望“快速连续多次执行上述代码以生成多个图形”传递图形索引。（例如 genGraph(int graphIndex) 并将其（add、xor 等）与 time(0) 的输出结合起来。boost::mt19937 randgen(static_cast<unsigned int>(std::time(0) + graphIndex));

【讨论】：

【解决方案5】：

迟来的答案：两个随机数生成器函数，用于将 boost 与标准方法进行比较。

提升

#include <boost/random.hpp>

//the code that uses boost is massively non-intuitive, complex and obfuscated

bool _boost_seeded_=false;

/*--------------------*/int
boostrand(int High, int Low)
{
    static boost::mt19937 random;
    if (!_boost_seeded_)
    {
        random = boost::mt19937(time(0));
        _boost_seeded_=true;
    }
    boost::uniform_int<> range(Low,High);
    boost::variate_generator<boost::mt19937&, boost::uniform_int<> > 
        getrandom(random, range);

    return getrandom();
}

标准

#include <cstdlib>
#include <time.h>

//standard code is straight-forward and quite understandable

bool _stdrand_seeded_=false;

/*--------------------*/int
stdrand(int High, int Low)
{
    if (!_stdrand_seeded_)
    {
        srand(time(0));
        _stdrand_seeded_=true;
    }
    return ((rand() % (High - Low + 1)) + Low);
}

这两个函数的结果具有相同的“随机性”。我会应用 KISS 原则。

【讨论】：

【解决方案6】：

如果您不想只使用一个生成器，您可以使用种子（时间（0））创建一个生成器，然后将该生成器用作其他生成器的种子。

time(0) 的分辨率为 1 秒。在短时间内将其多次用作种子将创建相同的生成器。

【讨论】：