C++ STL shuffle 使用说明

说明

使用一个随机数产生器来打乱[first, last)之间元素的顺序。

有3个参数，前2个参数指定容器的范围，第3个参数指定随机数产生器。

函数签名如下：

template <class RandomAccessIterator, class URNG>
  void shuffle (RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, URNG&& g);

shuffle的大致原理

The function swaps the value of each element with some other randomly picked element

通过交换元素来实现的，顺次交换当前元素和一个随机选择的元素。

头文件

#include <algorithm>

例子：随机打乱一个数组

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

int main()
{
    std::vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    std::cout << "before shuffle:\t";
    for (int n : v) {
        std::cout << n << "   ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::random_device rd;
    std::mt19937 rng(rd());

    std::shuffle(v.begin(), v.end(), rng);

    std::cout << "after shuffle: \t";
    for (int n : v) {
        std::cout << n << "   ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

一种可能结果如下：

before shuffle: 1   2   3   4   5   6   7   8   9
after shuffle:  6   5   7   4   1   8   3   9   2

下面的代码是用来生成一个随机数产生器的

std::random_device rd;
std::mt19937 rng(rd());

随机数发生器使用有很多种，也可以使用如下的形式

unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
std::shuffle(v.begin(), v.end(), std::default_random_engine(seed));

random_shuffle 和 shuffle的区别

推荐使用std::shuffle。

std::shuffle是从C++11之后才开始出现，必须与随机数生成器一起使用。

std::random_shuffle在C++11之前就已经存在，可以不指定随机数生成器而使用默认的随机数生成器。

需要注意的是，std::random_shuffle在 C++14 中弃用， C++17 中移除。所以推荐使用std::shuffle。

std::random_shuffle被废除的原因是std::random_shuffle的随机数产生器使用了std::rand()。
而std::rand()使用了一个全局静态变量保存其状态，这样使得std::rand()无法同时产生两个独立互不干扰的随机数流。
所以std::random_shuffle由于使用了std::rand()，产生的随机数质量不如std::shuffle使用的均匀分布的随机数产生器URNG(Uniform Random Number Generator)产生的随机数

参考

https://zh.cppreference.com/w/cpp/algorithm/random_shuffle
http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/shuffle/
https://meetingcpp.com/blog/items/stdrandom_shuffle-is-deprecated.html
https://www.geeksforgeeks.org/shuffle-vs-random_shuffle-c/