Boost的隨機數產生器如何用來加權隨機數選擇？

加權隨機數產生

選擇具有特定機率的隨機數是程式設計中常見的任務。 Boost 的隨機數產生器提供了一種方便的方法來選擇具有加權機率的項目。

考慮一下您想要選擇具有以下權重的1 到3 之間的隨機數的場景：

• 1: 90%
• 2: 56%
• 3: 4%

演算法

Boost 沒有內建的加權隨機數產生功能。不過，可以應用一個簡單的演算法：

1. 計算總重量：將所有項目的重量相加。
2. 產生一個隨機數： 選取 0 到總數之間的隨機數重量。
3. 迭代權重：遍歷每個項目的重量，從隨機數中減去它，直到該數字小於當前項目的重量。
4. 返回Item: 隨機數變為負數的位置對應的item 為選中item.

代碼示例

在Boost 中，使用random_device 和mt19937隨機數產生器：

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
}

最佳化

如果體重很少變化且隨機選擇很頻繁，可以透過儲存每個項目的累積權重總和來應用最佳化.這允許更有效的二分搜尋方法。

此外，如果項目數量未知但權重已知，則可以採用水庫採樣來產生加權隨機數。

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