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C++中std::shuffle 的使用

news 来源：原创 2025/5/9 4:34:16

`std::shuffle` 的使用

std::shuffle 是 C++ 标准库中的一个函数，用于对容器中的元素进行随机排列（洗牌）。它的实现基于现代随机数生成器，因此比 std::random_shuffle 更安全和灵活（std::random_shuffle 在 C++14 被弃用，C++17 后被移除）。

1. 语法

#include <algorithm>
#include <random>

std::shuffle(RandomIt first, RandomIt last, URBG&& g);

first 和 last：表示要随机打乱的范围（[first, last)）。
g：随机数生成器，必须符合 UniformRandomBitGenerator（如 std::mt19937）。
返回值：无（函数会直接修改输入范围的内容）。

2. 使用示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <random>  // 需要包含 <random> 头文件

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    // 创建随机数生成器
    std::random_device rd;  // 随机设备（硬件熵源）
    std::mt19937 g(rd());   // 梅森旋转算法（常用的随机数引擎）

    // 打乱顺序
    std::shuffle(vec.begin(), vec.end(), g);

    // 输出打乱后的结果
    std::cout << "Shuffled vector: ";
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

3. 代码解析

创建随机数生成器
- std::random_device rd;：用于生成种子。
- std::mt19937 g(rd());：使用梅森旋转算法（Mersenne Twister）作为伪随机数引擎。
调用 std::shuffle 进行洗牌
- std::shuffle(vec.begin(), vec.end(), g); 重新打乱 vec 中的元素顺序。
打印打乱后的数组
- 遍历并输出 vec。

4. 示例输出

Shuffled vector: 3 7 5 9 1 4 2 8 6

（输出的顺序是随机的，每次运行结果可能不同。）

5. 重要说明

为什么不用 std::random_shuffle？
- std::random_shuffle 需要内部调用 rand()，它的随机性较弱，而且 rand() 不是线程安全的。
- std::shuffle 允许使用高质量的随机数生成器（如 std::mt19937）。
std::mt19937 vs std::default_random_engine
- std::default_random_engine 可能因不同的编译器实现不同，因此推荐使用 std::mt19937。
如何使用固定种子进行可复现的随机洗牌？
```
std::mt19937 g(42);  // 42 作为固定的随机种子
std::shuffle(vec.begin(), vec.end(), g);
```
这样每次运行代码都会得到相同的打乱结果。