c++ 随机数

在 C++ 中生成随机数通常需要使用随机数生成器。C++11 引入了 <random> 头文件，其中包含了用于生成随机数的类和函数。

1. 随机选择一个数

#include <iostream>
#include <random>int main() {// 创建一个 random_device 对象用于生成随机种子std::random_device rd;// 使用随机种子初始化一个默认随机数引擎std::mt19937 gen(rd());// 创建一个均匀分布的随机数分布器，范围是 [1, 100]std::uniform_int_distribution<int> dis(1, 100);// 生成随机数int random_num = dis(gen);// 输出随机数std::cout << "Random number: " << random_num << std::endl;return 0;
}

2. 从string序列中随机选择一个元素

#include <iostream>
#include <string>
#include <random>// 函数：从字符串中随机选择一个字符
char randomSelectChar(const std::string& str) {// 获取字符串的长度size_t len = str.length();// 生成一个随机的索引值std::random_device rd;/*std::mt19937 是 C++ 标准库中的一个伪随机数生成器（PRNG），它基于梅森旋转算法实现。这个生成器在 C++11 中被引入，提供了高质量的随机数序列。*/std::mt19937 gen(rd());std::uniform_int_distribution<size_t> dis(0, len - 1);size_t index = dis(gen);std::cout << "index: " << index << std::endl;// 返回随机选择的字符return str[index];
}int main() {// 示例用法std::string dna_seq = "AGCTGCGTCACCGTACGCTA";// 调用函数从字符串中随机选择一个字符char randomChar = randomSelectChar(dna_seq);// 输出随机选择的字符std::cout << "Randomly selected character: " << randomChar << std::endl;return 0;
}

3. 随机突变DNA序列中碱基

#include <iostream>
#include <string>
#include <random>
#include <vector>int main() {// 示例用法std::string dna_seq = "AGCTGCGTCACCGTACGCTAA";// index向量size_t dna_len = dna_seq.size();std::vector<size_t> seq_index;for (size_t index = 0; index < dna_len; ++index) {seq_index.push_back(index);}// 使用 std::random_device 获取随机数种子std::random_device rd;// 使用随机数种子创建默认的伪随机数引擎std::default_random_engine rng(rd());// 打乱seq_index中的元素std::shuffle(seq_index.begin(), seq_index.end(), rng);// 选择前n个元素，保证突变碱基数不超过最大允许值double mut_ratio = 0.2;size_t mut_num = dna_len * mut_ratio;std::cout << "mutated base num: " << mut_num << std::endl;seq_index.resize(mut_num);std::cout << "original sequence: " << dna_seq << std::endl;// 突变序列，不改变GC含量for (auto index : seq_index){if (dna_seq[index] == 'A')dna_seq[index] = 'T';else if (dna_seq[index] == 'T')dna_seq[index] = 'A';else if (dna_seq[index] == 'G')dna_seq[index] = 'C';else if (dna_seq[index] == 'C')dna_seq[index] = 'G';}std::cout << "mutated sequence: " << dna_seq << std::endl;return 0;
}