Lợi thế của việc sử dụng uniform_int_distribution so với hoạt động modulus là gì?

Question

Theo kết quả sau, tạo số nguyên ngẫu nhiên đồng nhất giữa hai số sử dụng hoạt động % nhanh hơn gần 3 lần so với sử dụng std::uniform_int_distribution: Có lý do nào tốt để sử dụng std::uniform_int_distribution không?

Code:

#include <iostream> 
#include <functional> 
#include <vector> 
#include <algorithm> 
#include <random> 

#include <cstdio> 
#include <cstdlib> 

using namespace std; 

#define N 100000000 

int main() 
{ 

clock_t tic,toc; 

for(int trials=0; trials<3; trials++) 
{ 
    cout<<"trial: "<<trials<<endl; 

    // uniform_int_distribution 
    { 
     int res = 0; 
     mt19937 gen(1); 
     uniform_int_distribution<int> dist(0,999); 

     tic = clock(); 
     for(int i=0; i<N; i++) 
     { 
      int r = dist(gen); 
      res += r; 
      res %= 1000; 
     } 
     toc = clock(); 
     cout << "uniform_int_distribution: "<<(float)(toc-tic)/CLOCKS_PER_SEC << endl; 
     cout<<res<<" "<<endl; 

    } 

    // simple modulus operation 
    { 
     int res = 0; 
     mt19937 gen(1); 

     tic = clock(); 
     for(int i=0; i<N; i++) 
     { 
      int r = gen()%1000; 
      res += r; 
      res %= 1000; 
     } 
     toc = clock(); 
     cout << "simple modulus operation: "<<(float)(toc-tic)/CLOCKS_PER_SEC << endl; 
     cout<<res<<" "<<endl; 

    } 

    cout<<endl; 
} 

} 

Output:

trial: 0 
uniform_int_distribution: 2.90289 
538 
simple modulus operation: 1.0232 
575 

trial: 1 
uniform_int_distribution: 2.86416 
538 
simple modulus operation: 1.01866 
575 

trial: 2 
uniform_int_distribution: 2.94309 
538 
simple modulus operation: 1.01809 
575 

Answer 1

Bạn sẽ nhận được thiên vị thống kê khi bạn sử dụng modulo (%) để lập bản đồ loạt các ví dụ rand() đến một khoảng thời gian khác.

Ví dụ: giả sử rand() bản đồ thống nhất (không thiên vị) đến [0, 32767] và bạn muốn ánh xạ tới [0,4] làm rand() % 5. Sau đó, các giá trị 0, 1 và 2 trung bình sẽ được tạo ra 6554 trong số 32768 lần, nhưng giá trị 3 và 4 chỉ 6553 lần (sao cho 3 * 6554 + 2 * 6553 = 32768).

Độ lệch nhỏ (0,01%) nhưng tùy thuộc vào ứng dụng của bạn có thể gây tử vong. Xem bài nói chuyện của Stephan T. Lavavej "rand() considered harmful" để biết thêm chi tiết.