如何在C++中创建随机数组

Question

有没有一种方法可以随机生成一个大的元素数组……10000,100000，甚至1000000个元素，然后使用我的插入排序算法，而不是元素是25。我正在尝试拥有一个大的元素数组，并使用插入排序来将它们放在顺序中，然后也按相反的顺序放置。接下来，我使用time.h文件中的clock()计算出每个算法的运行时间。我正在尝试用大量的数字进行测试。

#define ELEMENTS 25

void insertion_sort(int x[],int length);
void insertion_sort_reverse(int x[],int length);

int main()
{
  clock_t tStart = clock();
  int B[ELEMENTS]={4,2,5,6,1,3,17,14,67,45,32,66,88,
               78,69,92,93,21,25,23,71,61,59,60,30};
  int x;

  cout<<"Not Sorted: "<<endl;
  for(x=0;x<ELEMENTS;x++)
       cout<<B[x]<<endl;

   insertion_sort(B,ELEMENTS);
   cout <<"Sorted Normal: "<<endl;
  for(x=0;x<ELEMENTS;x++)
       cout<< B[x] <<endl;

  insertion_sort_reverse(B,ELEMENTS);
  cout <<"Sorted Reverse: "<<endl;
  for(x=0;x<ELEMENTS;x++)
       cout<< B[x] <<endl;

  double seconds = clock() / double(CLK_TCK);
  cout << "This program has been running for " << seconds << " seconds." << endl;
  system("pause");
  return 0;
}

Answer 1

#include <random>     // mt19937 and uniform_int_distribution
#include <algorithm>  // generate
#include <vector>     // vector
#include <iterator>   // begin, end, and ostream_iterator
#include <functional> // bind
#include <iostream>   // cout

std::vector<int> create_random_data(int n) {
  std::random_device r;
  std::seed_seq      seed{r(), r(), r(), r(), r(), r(), r(), r()};
  std::mt19937       eng(seed); // a source of random data

  std::uniform_int_distribution<int> dist;
  std::vector<int> v(n);

  generate(begin(v), end(v), bind(dist, eng));
  return v;
}

int main() {
  auto random_data = create_random_data(100000);

  std::cout << "unsorted: ";
  copy(begin(random_data), end(random_data),
       std::ostream_iterator<int>(std::cout, "\n"));
}

generate是一种通用算法，它用函数器生成的值填充范围。在本例中，我们为它提供了一个函数器，该函数器使用我们的随机数据源来生成随机数，并且我们提供了一个与容器相对应的范围，在generate使用数据填充容器之后，我们可以使用该范围。

• std::generate()
• std::uniform_int_distribution
• std::mt19937

我们使用std::mt19937和std::uniform_int_distribution，作为C++11的标准C++工具(在VS2010中可用)来创建随机数，而不是旧的std::rand()和std::srand()，因为新方法更容易正确使用，更高质量和更灵活。

如果您使用的是VS2012或更高版本，则可以使用C++11时间库。

#include <chrono>

int main() {
  using std::chrono::high_resolution_clock;
  using std::chrono::duration_cast;
  using std::chrono::nanoseconds;

  auto start = high_resolution_clock::now();

  // ...

  auto end = high_resolution_clock::now();

  std::cout << duration_cast<nanoseconds>(end - start).count() << "ns\n";
}

• <chrono>

Answer 2

而不是

void insertion_sort(int x[],int length);
void insertion_sort_reverse(int x[],int length);

 int B[ELEMENTS]={4,2,5,6,1,3,17,14,67,45,32,66,88,
           78,69,92,93,21,25,23,71,61,59,60,30};

试一试

void insertion_sort(std::vector<int>& x);
void insertion_sort_reverse(std::vector<int>& x);

 srand(NULL);
 std::vector<int> B(num_elements); //num_elements can be a variable
 std::generate(B.begin(), B.end(), rand);

与任务相关，而不是问题：

您将希望在一行中运行每个排序两次，第一次没有计时，第二次有计时。

你的测试是不公平的，因为一个是从随机的位置开始的，另一个是从排序的位置开始的。

您在计时中包含了IO，而IO总是很慢(cout)

使用'\n'，std::endl会强制程序立即将所有输出提供给操作系统。

您显示的是一个完全不相关的秒数。

int main()
{
  srand(NULL);
  std::vector<int> B(num_elements); //num_elements can be a variable
  std::generate(B.begin(), B.end(), rand);
  std::vector<int> C(B); //make a copy of the data

  std::cout << "Not Sorted:" << '\n';
  for(int i=0;i<B.size();i++)
       cout<<B[i]<<'\n';

  clock_t tStart0 = clock();        
  insertion_sort(B,ELEMENTS);
  clock_t tStop0 = clock();     

  cout <<"Sorted Normal: "<<'\n';
  for(int i=0;i<B.size();i++)
       cout<< B[i] <<'\n';

  clock_t tStart1 = clock();        
  insertion_sort_reverse(C);
  clock_t tStop1 = clock();  

  cout <<"Sorted Reverse: "<<'\n';
  for(int i=0;i<C.size();i++)
       cout<< C[i] <<'\n';

  double seconds = (tStop1-tStart1 + tStop0-tStart0) / double(CLK_TCK);
  cout << "This program has been running for " << seconds << " seconds." << endl;
  system("pause");
  return 0;
}

Answer 3

对于C++11，我使用时间值作为初始随机种子，以生成任意数量的随机数据。

请参阅以下示例代码

#include <iostream>
#include <random>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <iterator>

constexpr auto MAX = 20;

int main(int argc, char* argv[]) {

    std::default_random_engine re(std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count());
    std::uniform_int_distribution<int> uid(0, MAX);
    int nums[MAX] {};
    std::generate(nums, nums+MAX, std::bind(uid, re));

    // apply sort algorithm

    std::copy(nums, nums+MAX, std::ostream_iterator<int>(std::cout, ","));
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}