C++:
Satunnaislukujen generointi

Kuinka:

Satunnaislukujen generoimiseksi C++:ssa tyypillisesti käytetään <random> otsikkotiedostoa, joka esiteltiin C++11:ssä, tarjoten laajan valikoiman välineitä satunnaislukujen generoimiseen eri jakautumista.

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    // Alusta satunnaislukugeneraattori
    std::random_device rd;  
    std::mt19937 gen(rd()); 

    // Määritä väli [0, 99] mukaan lukien
    std::uniform_int_distribution<> distrib(0, 99); 

    // Generoi ja tulosta 5 satunnaista lukua määritellyltä väliltä
    for(int n=0; n<5; ++n)
        std::cout << distrib(gen) << ' ';
    return 0;
}

Tämä koodiesimerkki alustaa Mersenne Twister -satunnaislukugeneraattorin siemenarvolla, joka on otettu std::random_device:stä. Sitten se määrittelee yhtenäisen kokonaislukujakautuman välille [0, 99] ja lopuksi tulostaa 5 satunnaista numeroa tästä jakautumasta.

Esimerkkitulostus saattaa näyttää tältä, mutta pidä mielessä, että jokainen suoritus tuottaa todennäköisesti erilaisia tuloksia:

45 67 32 23 88

Syväsukellus:

Historiallisesti satunnaislukujen generointi C++:ssa nojasi vahvasti rand()-funktioon ja siemenarvon asettamiseen srand()-funktiolla, jotka löytyvät <cstdlib> otsikkotiedostosta. Tämä lähestymistapa sai kuitenkin usein kritiikkiä sen puutteellisen yhtenäisyyden ja ennustettavuuden vuoksi generoitujen numeroiden jakautumassa.

<random> otsikkotiedoston esittely C++11:ssä merkitsi merkittävää parannusta, tarjoten kehittyneen järjestelmän satunnaisten lukujen tuottamiseen. Tarjotut välineet sisältävät valikoiman moottoreita (kuten std::mt19937 Mersenne Twisterille) ja jakautumia (kuten std::uniform_int_distribution yhtenäiselle kokonaislukujen jakautumalle), joita voidaan yhdistellä ohjelmoijan erityistarpeiden mukaan, johtaen ennustettavampaan käytökseen, parempaan suorituskykyyn ja suurempaan joustavuuteen.

Vaikka <random> kirjasto on paljon parempi kuin vanhempi rand()-lähestymistapa, on syytä huomata, että todella satunnaisten lukujen generointi — erityisesti kryptografisiin tarkoituksiin — riippuu edelleen lisäharkinnoista. Kryptografisiin sovelluksiin tarkoitetut kirjastot, jotka usein hyödyntävät laitteistopohjaisia entropialähteitä, tulisi käyttää sen sijaan.