如何打乱 std::vector 的顺序？

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。这就是我目前的做法，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++20 开始，我们有

#include <algorithm>
#include <random>

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

C++11 到 C++17，它稍微更详细：

#include <algorithm>
#include <random>

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

Coliru 上的实时示例

确保在多次调用中重复使用 rng 的相同实例std::shuffle 如果您打算生成每次都有不同的排列！

此外，如果您希望程序每次运行时创建不同的洗牌序列，您可以使用 std::random_device：

auto rd = std::random_device {}; 
auto rng = std::default_random_engine { rd() };

---

如果您坚持使用 C++98，您可以使用：

#include <algorithm>

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

在新代码中避免使用此方法， 尽管： std::random_shuffle() 在 C++20 中被删除。

Answer 2

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;
}

请请注意，如果继续对已经洗牌的向量进行洗牌，最终会得到不同的分布。因此，foo 在循环内定义为具有已知的初始状态。

Answer 3

除了 @Cicada 所说的之外，您可能应该先播种，

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

根据 @FredLarson 的评论：

此版本的 random_shuffle() 的随机性来源是
定义了实现，因此它可能根本不使用 rand()。然后srand()
不会有任何影响。

所以YMMV。

Answer 4

甚至可以更简单，可以完全避免播种：

#include <algorithm>
#include <random>

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

这将在每次运行程序时产生新的洗牌。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，其要求std::random_device 满足。

注意：如果重复洗牌，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 5

如果您使用 boost 您可以使用此类（debug_mode 设置为 false ，如果您希望随机化在执行之间是可预测的，则必须将其设置为< code> 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;
}