【C++】STLで配列をシャッフルする方法：random_shuffleとshuffleの使い分けを解説

C++には、配列やコンテナの要素をランダムに並べ替えるための関数として、shuffleとrandom_shuffleが用意されています。これらの関数は配列だけでなく、vectorなどのコンテナにも同じ要領で使用できます。まずはrandom_shuffle()から見ていきましょう。

random_shuffle() 関数とは

random_shuffle()は、指定した範囲 [left, right) 内の要素をランダムに並べ替える関数です。各要素の位置を、ランダムに選ばれた別の位置と交換することで、要素をシャッフルします。

さらに、独自の乱数生成関数を引数として渡すことで、「どの位置の要素を選ぶか」を制御することも可能です。特に指定しない場合は、内部が持つデフォルトの乱数生成機能が使用されます。

コード例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int myRandomGenerator(int j) {
   return rand() % j;
}
main() {
   srand(unsigned(time(0)));
   vector<int> arr;
   for (int j = 1; j < 20; ++j) // 1〜19の数値を生成してvector arrに追加
   arr.push_back(j);
   random_shuffle(arr.begin(), arr.end()); // 内蔵の乱数機能でシャッフル
   cout << "arr elements:";
   for (vector<int>::iterator i = arr.begin(); i != arr.end(); ++i)
   cout << ' ' << *i;
   cout << endl;
   // 独自のmyRandomGeneratorを使用
   random_shuffle(arr.begin(), arr.end(), myRandomGenerator);
   cout << "arr elements:";
   for (vector<int>::iterator i = arr.begin(); i != arr.end(); ++i)
   cout << ' ' << *i;
   cout << endl;
}

実行結果

arr elements: 5 14 15 6 3 16 13 12 10 2 4 1 17 9 18 11 7 8 19
arr elements: 8 10 5 6 14 1 15 3 19 16 13 18 7 9 4 12 11 17 2

shuffle() 関数とは

shuffle()も、指定した範囲 [left, right) 内の要素をランダムに並べ替えるための関数です。random_shuffle()との大きな違いは、引数として一様乱数生成器（uniform random number generator）を受け取る点にあります。

コード例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
main() {
   vector<int> arr;
   unsigned seed = 0;
   for (int j = 1; j < 20; ++j) // 1〜19の数値を生成してvector arrに追加
   arr.push_back(j);
   shuffle(arr.begin(), arr.end(), default_random_engine(seed));
   cout << "arr elements:";
   for (vector<int>::iterator i = arr.begin(); i != arr.end(); ++i)
   cout << ' ' << *i;
   cout << endl;
}

実行結果

arr elements: 19 7 5 6 12 4 13 3 1 17 11 14 18 2 8 15 9 10 16

random_shuffle() と shuffle() の違い

両者の唯一的な違いは、random_shuffle()がrand()関数を使ってランダムなインデックスを生成するのに対し、shuffle()は一様乱数生成器を使用するという点です。なお、random_shuffle()に一様乱数生成器を渡せば、似たような結果を得ることも可能です。

補足： random_shuffle()はC++14で非推奨（deprecated）となり、C++17では標準ライブラリから削除されました。そのため現在のC++コードでは、<random>ヘッダが提供するstd::shuffle()を使用することが推奨されています。再現性のある結果が必要な場合はシード値を固定し、実行ごとに異なる結果が欲しい場合はrandom_deviceなどでシードを与えるとよいでしょう。