Boost的随机数生成器如何用于加权随机数选择？

加权随机数生成

选择具有特定概率的随机数是编程中的常见任务。 Boost 的随机数生成器提供了一种方便的方法来选择具有加权概率的项目。

考虑一下您想要选择具有以下权重的 1 到 3 之间的随机数的场景：

• 1: 90%
• 2: 56%
• 3: 4%

算法

Boost 没有内置的加权随机数生成功能。不过，可以应用一个简单的算法：

1. 计算总重量：将所有项目的重量相加。
2. 生成一个随机数： 选择 0 到总数之间的随机数重量。
3. 迭代权重：遍历每个项目的重量，从随机数中减去它，直到该数字小于当前项目的重量。
4. 返回 Item: 随机数变为负数的位置对应的 item 为选中item.

代码示例

在 Boost 中，使用 random_device 和 mt19937 随机数生成器：

std::mt19937 rng(std::random_device{}());
int total_weight = 90 + 56 + 4;
for (int i = 0; i < total_weight; i++) {
    int random_number = rng() % total_weight;
    int current_weight = 90;
    if (random_number < current_weight) {
        return 1;
    }
    current_weight += 56;
    if (random_number < current_weight) {
        return 2;
    }
    return 3; // Reached the end of the weights
}

优化

如果体重很少变化并且随机选择很频繁，可以通过存储每个项目的累积权重总和来应用优化。这允许更有效的二分搜索方法。

此外，如果项目数量未知但权重已知，则可以采用水库采样来生成加权随机数。

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