std::random_shuffle, std::shuffle

来自cppreference.com
 
C++
 
算法库
受约束算法及范围上的算法 (C++20)
包含算法例如 ranges::copy, ranges::sort, ...
执行策略 (C++17)
排序和相关操作
划分操作
排序操作
二分搜索操作（在已划分范围上）
集合操作（在有序范围上）
归并操作（在有序范围上）
堆操作
最小/最大操作
(C++11)
(C++17)
字典序比较操作
(C++20)
排列操作
C 库

数值运算
(C++11)                       
在未初始化内存上的操作
 
<tbody> </tbody> <tbody class="t-dcl-rev t-dcl-rev-num "> </tbody><tbody> </tbody>
在标头 <algorithm> 定义
template< class RandomIt > void random_shuffle( RandomIt first, RandomIt last );
 (1) (C++14 弃用)
(C++17 移除)
(2)
template< class RandomIt, class RandomFunc > void random_shuffle( RandomIt first, RandomIt last, RandomFunc& r );
 (C++11 前)
template< class RandomIt, class RandomFunc > void random_shuffle( RandomIt first, RandomIt last, RandomFunc&& r );
 (C++11 起)
(C++14 弃用)
(C++17 移除)
template< class RandomIt, class URBG > void shuffle( RandomIt first, RandomIt last, URBG&& g );
 (3) (C++11 起)
See More

重排序给定范围 [first, last) 中的元素，使得这些元素的每个排列拥有相等的出现概率。

1) 随机性来源由实现定义，但经常会使用函数 std::rand。
2) 随机性来源是函数对象 r。
如果满足以下任意条件，那么行为未定义：
  • r 的返回类型不可转换到 std::iterator_traits<RandomIt>::difference_type。
  • 给定某个 std::iterator_traits<RandomIt>::difference_type 类型的正值 n，r(n) 的结果不是在区间 [0, n) 中随机选择的值。
3) 随机性来源是对象 g。
给定 T 为 std::remove_reference_t<URBG>，如果满足以下任意条件，那么行为未定义：
  • T::result_type 不可转换到 std::iterator_traits<RandomIt>::difference_type.
 (C++20 前)

如果 *first 的类型不可交换 (Swappable) (C++11 前)RandomIt 不可交换值 (ValueSwappable) (C++11 起)，那么行为未定义。

参数

first, last - 要随机混洗的元素范围的迭代器对
r - 返回随机选取的值的函数对象
g - 返回随机选取的值的生成器对象
类型要求
-
RandomIt 必须满足老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 。

复杂度

std::distance(first, last) - 1 次交换。

可能的实现

也可以参考 libstdc++ 和 libc++ 中的实现。

random_shuffle (1) 
template<class RandomIt>
void random_shuffle(RandomIt first, RandomIt last)
{
    typedef typename std::iterator_traits<RandomIt>::difference_type diff_t;
    
    for (diff_t i = last - first - 1; i > 0; --i)
    {
        using std::swap;
        swap(first[i], first[std::rand() % (i + 1)]);
        // rand() % (i + 1) 实际上不准确，因为生成的数对于多数 i 值不均匀分布。
        // 正确实现将实际上需要重新实现 C++11 std::uniform_distributtion，
        // 这超出了此示例的范畴。
    }
}
random_shuffle (2) 
template<class RandomIt, class RandomFunc>
void random_shuffle(RandomIt first, RandomIt last, RandomFunc&& r)
{
    typedef typename std::iterator_traits<RandomIt>::difference_type diff_t;
    
    for (diff_t i = last - first - 1; i > 0; --i)
    {
        using std::swap;
        swap(first[i], first[r(i + 1)]);
    }
}
shuffle 
template<class RandomIt, class URBG>
void shuffle(RandomIt first, RandomIt last, URBG&& g)
{
    typedef typename std::iterator_traits<RandomIt>::difference_type diff_t;
    typedef std::uniform_int_distribution<diff_t> distr_t;
    typedef typename distr_t::param_type param_t;
    
    distr_t D;
    for (diff_t i = last - first - 1; i > 0; --i)
    {
        using std::swap;
        swap(first[i], first[D(g, param_t(0, i))]);
    }
}

注解

标准未指定实现，所以即使你用严格相同的 RandomFunc 或 URBG，也可能通过不同的标准库实现得到不同结果。

C++17 中移除 std::random_shuffle 的原因在于，仅用于迭代器的版本通常依赖于 std::rand，而如今也正讨论对其摒除。（应当将 std::rand 代之以头文件 <random> 中的类，因为 std::rand 被认为有害。）此外，仅用于迭代器的 std::random_shuffle 版本通常依赖于一个全局状态。以 std::shuffle 的混洗算法为推荐的替代者，因其使用了 URBG 为其第三个形参。

示例

将整数序列 [1, 10] 进行随机混洗：

运行此代码
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <random>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    
    std::random_device rd;
    std::mt19937 g(rd());
    
    std::shuffle(v.begin(), v.end(), g);
    
    std::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    std::cout << '\n';
}

可能的输出： 

8 6 10 4 2 3 7 1 9 5

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
LWG 395 C++98 未指定重载 (1) 的随机来源，而且
std::rand 由于 C 库的要求不能作为来源 		由实现定义，并且可以将
std::rand 作为来源
LWG 552 C++98 不要求重载 (2) 的随机来源是 r[1] 要求是
  1. ↑ 重载 (3) 也有同样的缺陷，但那部分的解决方案不适用于 C++98。

参阅

 生成元素范围的下一个字典序更大的排列
(函数模板) [编辑]
生成元素范围的下一个字典序更小的排列
(函数模板) [编辑]
(C++20)
 随机重排范围中元素
(算法函数对象) [编辑]