代码改变世界

我该怎样shuffle呢

2004-08-10 01:47  FantasySoft  阅读(...)  评论(...编辑  收藏

        在STL的Algorithm中有着这样的一种算法:mutating algorithm,这一类算法的主要作用是改变Sequence Container中元素的顺序。而改变元素顺序的方法有好几个,如将元素反序(reverse),将元素位置循环旋转(rotate)等,而最吸引我的就是能够产生随机序列的方法了(random_shuffle)。
        于是,我写了一段代码是试验一下这个方法:

#include <iostream>
#include 
<algorithm>
#include 
<iterator>
#include 
<vector>

using namespace std;

void
 main()
{
  vector
<int> v1(10
);
  
for(int j = 0; j < v1.size(); ++
j)
    v1[ j ] 
=
 j;
  ostream_iterator
<int> iter(cout, " "
);
  copy(v1.begin(), v1.end(), iter);
  cout 
<< " "
;
  random_shuffle(v1.begin(), v1.end());
  copy(v1.begin(), v1.end(), iter);
  cout 
<< " "
;
}


        当我第一次执行的时候,哇,果然次序挺乱的哦。结果如下:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
4 3 0 2 6 7 8 9 5 1

        然后我满心欢喜的将程序再执行了一遍,咦,怎么那么像原来的序列呢?我反复运行了几次,结果让我很沮丧,因为产生的随机序列是一样的。为什么会这样呢?只能深入到random_shuffle方法里面去瞧瞧了,于是我又开始debug之旅。
        在STL中的random-shuffle函数的实现是这样的:

template<class _RI> 
inline 
void
 random_shuffle(_RI _F, _RI _L)
{
  
if (_F !=
 _L)
  _Random_shuffle(_F, _L, _Dist_type(_F)); 
}


template
<class _RI, class _Pd> 
inline 
void _Random_shuffle(_RI _F, _RI _L, _Pd *
)
{
  
const int _RBITS = 15
;
  
const int _RMAX = (1U << _RBITS) - 1
;
  _RI _X 
=
 _F;
  
for (_Pd _D = 1++_X != _L; ++
_D)
  
{
    unsigned 
long _Rm =
 _RMAX;
    unsigned 
long _Rn = rand() &
 _RMAX;
    
for (; _Rm < _D && _Rm != ~0UL
;
     _Rm 
= _Rm << _RBITS |
 _RMAX)
     _Rn 
= _Rn << _RBITS |
 _RMAX;
     iter_swap(_X, _F 
+ _Pd(_Rn %
 _D)); 
  }

}


        在random_shuffle的两个参数的版本中,我们可以发现这样的一个函数:_Dist_type(_F)。而在iterator类中,我看到了这样的代码:

template<class _Ty> 
inline ptrdiff_t 
*_Dist_type(const _Ty *)
{return ((ptrdiff_t *)0); }

        在STDDEF.H文件中,我也找到ptrdiff的定义:typedef int ptrdiff_t。那么这个函数到底做了什么呢?不就是返回了一个 int *吗?而且值为00000000。更要命的是,传递进去之后,也没有地方使用啊,整个函数就在for循环出出现了_Pd,那么在这样的一段代码中,_Pd起到了怎样的作用呢?我觉得一点用处都没有。接下来的代码,由于在运行的时候,都没有改变通过srand改变随机数种子的话,得到的_Rn是恒定的,所以每次运行的结果都一样就不难理解了。现在我是知道了为什么得到的随机序列是一样的了,可是这个函数为什么要设计成这样呢?我能想到的就是为了随机序列能够被追溯吧。
    为了能够让每次运行的结果都不一样,于是我重写了这个函数:

template <typename T> 
inline 
void
 shuffle(T first, T last)
{
  
const int _RBITS = 15
;
  
const int _RMAX = (1U << _RBITS) - 1
;
  T temp 
=
 first;
  srand((unsigned)time(NULL));
  
for (int i = 1++temp != last; ++
i)
  

    unsigned 
long _Rm =
 _RMAX;
    unsigned 
long _Rn = rand() &
 _RMAX;
    
for (; _Rm < i && _Rm != ~0UL;_Rm = _Rm << _RBITS |
 _RMAX)
       _Rn 
= _Rn << _RBITS |
 _RMAX;
    iter_swap(temp, first 
+ int(_Rn %
 i)); 
  }

}

        其实也没有改变什么,只是增加srand函数去改变随机种子并且去掉了对_Dist_type函数的调用而已。当我写到这里,突然间想到了是否可以不重写方法呢?只要在调用random_shuffle函数之前调用srand方法不就行了吗?试了一下,果然成功了。哇,太笨了。What a shame!
        说实在的,我对那个_Pd还是有点云里雾里的,还恳请各位大侠指点一二了。