- 相關(guān)推薦
C語言編程中生成隨機數(shù)的初級教程
幾個概念
隨機數(shù)：數(shù)學(xué)上產(chǎn)生的都是偽隨機數(shù)，真正的隨機數(shù)使用物理方法產(chǎn)生的。
隨機數(shù)種子：隨機數(shù)的產(chǎn)生是由算術(shù)規(guī)則產(chǎn)生的，srand(seed)的隨機數(shù)種子不同，rand()的隨機數(shù)值就不同，倘若每次的隨機數(shù)種子一樣，則rand()的值就一樣。所以要產(chǎn)生隨機數(shù)，則srand(seed)的隨機數(shù)種子必須也要隨機的。
用srand()產(chǎn)生隨機數(shù)種子
原型：void srand ( unsigned int seed );
作用是設(shè)置好隨機數(shù)種子，為了讓隨機數(shù)種子是隨機的，通常用time(NULL)的值來當seed。
time()用于隨機數(shù)種子
函數(shù)原型：time_t time ( time_t * timer );
time()函數(shù)表示返回1970-1-1 00:00:00 到當前時間的秒數(shù)。
用的時候這樣：srand(unsigned(time(NULL)));例如產(chǎn)生1~10之間的隨機整數(shù)
#include#includeint main(){ srand(time(NULL)); for(int i=0;i < 10;i++) { int randValue=rand()%10; }}
上面的程序中要注意srand是在for循環(huán)外面的，如果把srand放到for循環(huán)里面，則每次產(chǎn)生的隨機數(shù)都相同。
用rand()產(chǎn)生隨機數(shù)
原型：int rand ( void );
作用是產(chǎn)生一個隨機數(shù)，當然隨機數(shù)是有范圍的，為0~RAND_MAX之間，隨機數(shù)與隨機數(shù)種子有關(guān)。具體來說是，在產(chǎn)生隨機數(shù) rand()被調(diào)用的時候，它會這樣執(zhí)行：
如果用戶之前調(diào)用過 srand(seed)的話，他會重新調(diào)用一遍 srand(seed)以產(chǎn)生隨機數(shù)種子；
如果發(fā)現(xiàn)沒有調(diào)用過 srand(seed)的話，會自動調(diào)用 srand(1)一次。
如果調(diào)用srand(seed)產(chǎn)生的隨機數(shù)種子是一樣的話(即seed的值相同)，rand()產(chǎn)生的隨機數(shù)也相同。
所以，如果希望rand()每次調(diào)用產(chǎn)生的值都不一樣，就需要每次調(diào)用srand(seed)一次，而且seed不能相同。這里就是經(jīng)常采用time(NULL)產(chǎn)生隨機數(shù)種子的原因。
C語言中可以使用rand()函數(shù)來生成一個從0到RAND_MAX的uniform分布。基于這個函數(shù)，我們可以構(gòu)造出一些特定的隨機數(shù)生成器來滿足我們的需求。
（一）0到1的uniform分布：
//generate a random number in the range of [0,1]double uniform_zero_to_one(){ return (double)rand()/RAND_MAX;}
（二）任意實數(shù)區(qū)間的uniform分布：
//generate a random real number in [start,end]double uniform_real(double start,double end){ double rate=(double)rand()/RAND_MAX; return start+(end-start)*rate;}
（三）任意整數(shù)區(qū)間的uniform分布：
//generate a random integer number in [start,end)int uniform_integer(int start,int end){ int base=rand(); if(base==RAND_MAX) return uniform_integer(start,end); int range=end-start; int remainder=RAND_MAX%range; int bucket=RAND_MAX/range; if(base<RAND_MAX-remainder) return start+base/bucket; else return uniform_integer(start,end);}
這個函數(shù)要特別說明一下，平常時候我們都是用rand()%n來生成0到n-1的隨機數(shù)，但是按這種方法生成的分布并不是uniform的，另外由于RAND_MAX只有32767，因此要生成比這個數(shù)更大的隨機數(shù)需要另外想辦法，理論上可以直接用0到1的uniform分布直接放縮，但實際效果不好。這里給出一種移位方式的實現(xiàn)。
（四）32bits的隨機數(shù)
//generate a random 32 bits integer number int rand32(){ return ((rand()<<16)+(rand()<<1)+rand()%2);}
有了32bits的隨機數(shù)生成方法，就可以構(gòu)造32bits范圍內(nèi)的隨機整數(shù)區(qū)間了，方法和之前16bits的情況一樣。
（五）32bits范圍內(nèi)的隨機整數(shù)區(qū)間
//generate a random 32bits integer number in [start,end) int uniform_integer_32(int start,int end){ int base=rand32(); if(base==RAND32_MAX) return uniform_integer_32(start,end); int range=end-start; int remainder=RAND32_MAX%range; int bucket=RAND32_MAX/range; if(base<RAND32_MAX-remainder) return start+base/bucket; else return uniform_integer_32(start,end);}
這里RAND32_MAX定義為0x7fffffff。
除此之外，利用rand()函數(shù)構(gòu)造任意分布的隨機數(shù)也是個值得探討的問題。
理論上可以通過(0,1)的uniform分布，加上標準采樣方法（sampling）獲得。
【C語言編程中生成隨機數(shù)的初級教程】相關(guān)文章：
C語言編程基礎(chǔ)08-17
C語言入門什么是編程語言10-12
C語言函數(shù)式編程中惰性求值詳解09-06
如何學(xué)習(xí)C語言編程10-28
C語言socket編程使用方法06-20