我们知道，C 中的随机数函数只有一个 rand( ) ，想生成某一区间范围内的随机数乃至随机的浮点数都十分麻烦。
而 C++11 中提供的 random 库解决了这一问题，它能让我们方便地生成需要的随机值。
下面将介绍如何利用 random 库中的组件生成符合条件的随机数。
random 库中的组件分为两类——随机数引擎类和随机数分布类。
随机数引擎类是可以独立运行的随机数发生器，它以均匀的概率生成某一类型的随机数，但无法指定随机数的范围、概率等信息。因此，它也被称为“原始随机数发生器”，由于不能指定生成随机数的范围，它通常不会被单独使用。
随机数分布类是一个需要于随机数引擎类的支持才能运行的类，但是它能根据用户的需求利用随机数引擎生成符合条件的随机数，例如某一区间、某一分布概率的随机数。
所有随机数引擎类都支持的操作如下：
| 名称 | 功能 |
|---|---|
| Engine e | 创建一个引擎。 |
| Engine e(s) | 创建一个引擎，并用 s 作为种子。 |
| e.seed(s) | 使用种子 s 充值 e 的状态。 |
| e.min( ), e.max( ) | e 能生成的最小值和最大值。 |
| e.discard(u) | 将 e 推进 u 步（u 的类型为 unsigned long long）。 |
下表随机数分布类共有的操作：
| 名称 | 功能 |
|---|---|
| U u | 创建一个分布类 u 。 |
| u(e) | 用随机数引擎 e 生成随机数（u 代表随机数分布类）。 |
| u.min( ) | u 能生成的最小值。 |
| u.max( ) | u 能生成的最大值。 |
| u.reset( ) | 重置 u 的状态，使随后 u 生成的值不受之前的值影响 。 |
随机非负数——default_random_engine
default_random_engine 是一个随机数引擎类。它定义的调用运算符返回一个随机的 unsigned 类型的值。
因此，若想生成 10 个随机非负数并输出，程序可以这么写：
#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;
int main( ){
default_random_engine e;
for(int i=0; i<10; ++i)
cout<<e( )<<endl;
return 0;
}
在我们的系统中，测试结果为：
16807
282475249
1622650073
984943658
1144108930
470211272
101027544
1457850878
1458777923
2007237709
可以看出，还是比较“随机”的。
当然，default_random_engine 也只是一个伪随机数发生器，如果在运行一次程序，得到结果将还是这几个数。
若想令每次运行程序时的生成结果不同，可以为其设置较为随机的种子，比如当前系统的时间。
特定范围的非负数——uniform_int_distribution
uniform_int_distribution 是一个随机数分布类，也是个模板类，模板参数为生成随机数的类型（不过只能是 int、unsigned、short、unsigned short、long、unsigned long、long long、unsigned long long 中的一种）。它的构造函数接受两个值，表示随机数的分布范围（闭区间）。
因此，一个生成 0 到 9 的随机数程序可以这么写：
#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;
int main( ){
default_random_engine e;
uniform_int_distribution<unsigned> u(0, 9);
for(int i=0; i<10; ++i)
cout<<u(e)<<endl;
return 0;
}
在我们的系统中，它的生成结果为：
0
1
7
4
5
2
0
6
6
9
随机浮点数——uniform_real_distribution
uniform_real_distribution 是一个随机数分布类，它也是模板类，参数表示随机数类型（可选类型为 float、double、long double）。构造函数也需要最大值和最小值作为参数。
下面是一个生成 10 个 0~1 之间的随机浮点数的例子：
#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;
int main( ){
default_random_engine e;
uniform_real_distribution<double> u(0.0, 1.0);
for(int i=0; i<10; ++i)
cout<<u(e)<<endl;
return 0;
}
在我们的系统上的结果为：
0.131538
0.45865
0.218959
0.678865
0.934693
0.519416
0.0345721
0.5297
0.00769819
0.0668422
随机布尔值——bernoulli_distribution
bernoulli_distribution 是一个分布类，但它不是模板类。它的构造函数只有一个参数，表示该类返回 true 的概率，该参数默认为 0.5 ，即返回 true 和 false 的概率相等。
下面是一个生成 10 个随机布尔值的例子：
#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;
int main( ){
default_random_engine e;
bernoulli_distribution u;
for(int i=0; i<10; ++i)
cout<<u(e)<<endl;
return 0;
}
在我们的系统上的结果为：
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
总结
常用的随机数类如下：
-
default_random_engine：随机非负数（不建议单独使用）。 -
uniform_int_distribution：指定范围的随机非负数。 -
uniform_real_distribution：指定范围的随机实数。 -
bernoulli_distribution：指定概率的随机布尔值。
事实上，random 库的功能极其丰富，其中的随机数引擎不止有 default_random_engine 一个，分布类也远远不止上述三个。它还能进行泊松分布、正态分布、抽样分等高级的随机数功能，想详细了解这些内容请去查阅其他资料。我可能要等好久才能把这些内容补上。
