如何从C ++容器中获取随机元素？

Question

从STL范围中获取[伪]随机元素的好方法是什么？

我能想到的最好的方法是执行std::random_shuffle(c.begin(), c.end())，然后从c.begin()中提取随机元素。

但是，我可能想要const容器中的随机元素，或者我可能不希望花费全部费用。

还有更好的方法吗？

Answer 1

我将此解决方案发布在Google+上的文章中，其他人对此进行了引用。将其发布在此处，因为它比其他版本稍好一点，因为它通过使用std :: uniform_int_distribution：

避免了偏差。

#include  <random>
#include  <iterator>

template<typename Iter, typename RandomGenerator>
Iter select_randomly(Iter start, Iter end, RandomGenerator& g) {
    std::uniform_int_distribution<> dis(0, std::distance(start, end) - 1);
    std::advance(start, dis(g));
    return start;
}

template<typename Iter>
Iter select_randomly(Iter start, Iter end) {
    static std::random_device rd;
    static std::mt19937 gen(rd());
    return select_randomly(start, end, gen);
}

示例用法是：

#include <vector>
using namespace std;

vector<int> foo;
/* .... */
int r = *select_randomly(foo.begin(), foo.end());

我最终创建了一个gist with a better design following a similar approach。

Answer 2

这里所有使用%的答案都是错误的，因为rand() % n会产生偏差的结果：想象RAND_MAX == 5且元素数为4。那么，数字0和1的数量将是数字2的两倍。或3。

正确的方法是：

template <typename I>
I random_element(I begin, I end)
{
    const unsigned long n = std::distance(begin, end);
    const unsigned long divisor = (RAND_MAX + 1) / n;

    unsigned long k;
    do { k = std::rand() / divisor; } while (k >= n);

    std::advance(begin, k);
    return begin;
}

另一个问题是，std::rand仅假定具有15个随机位，但是我们在这里会忘记这一点。

Answer 3

C ++ 17 std::sample

这是一种无需重复即可获取几个随机元素的便捷方法。

main.cpp

std::sample

编译并运行：

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <random>
#include <vector>

int main() {
    const std::vector<int> in{1, 2, 3, 5, 7};
    std::vector<int> out;
    size_t nelems = 3;
    std::sample(
        in.begin(),
        in.end(),
        std::back_inserter(out),
        nelems,
        std::mt19937{std::random_device{}()}
    );
    for (auto i : out)
        std::cout << i << std::endl;
}

输出：从

g++-7 -o main -std=c++17 -Wall -Wextra -pedantic main.cpp
./main

中随机抽取3个随机数。

为了提高效率，由于1, 2, 3, 5, 7是使用的API，因此只能保证O(n)，但我认为stdlib实现将在可能的情况下专门针对ForwardIterator（例如O(1)）。

[已在GCC 7.2，Ubuntu 17.10中测试。 vector。

Answer 4

只要How to obtain GCC 7 in 16.04远大于容器的大小，此方法就可以正常工作，否则会出现偏差问题RAND_MAX：

cited by Alexandre

Answer 5

如果无法访问大小，我想您需要执行以下操作。它将迭代器返回给random元素。

vector<int>::iterator randIt = myvector.begin();
std::advance(randIt, std::rand() % myvector.size());

Answer 6

获取元素数量

#include <algorithm>
#include <iterator>

template <class InputIterator> InputIterator 
random_n(InputIterator first, InputIterator last) {
   typename std::iterator_traits<InputIterator>::difference_type distance = 
        std::distance(first, last);
   InputIterator result = first;
   if (distance > 1) {
      // Uses std::rand() naively.  Should replace with more uniform solution. 
      std::advance( result, std::rand() % distance );
   }
   return result;
}
// Added in case you want to specify the RNG.  RNG uses same 
// definition as std::random_shuffle
template <class InputIterator, class RandomGenerator> InputIterator 
random_n(InputIterator first, InputIterator last, RandomGenerator& rand) {
   typename std::iterator_traits<InputIterator>::difference_type distance = 
       std::distance(first, last);
   InputIterator result = first;
   if (distance > 1) {
      std::advance( result, rand(distance) );
   }
   return result;
}

，然后获取介于0和c.size()之间的random_number，并使用：

c.size()

看看

auto it = c.begin();
std::advance(it, random_number)

Answer 7

您可以尝试获取介于0和容器元素数之间的随机数。然后，您可以访问容器的相应元素。例如，您可以这样做：

http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdlib/rand/

Answer 8

您可以使用0〜1随机函数为容器中的每个元素生成一个浮点数作为其得分。然后选择得分最高的一个。