用C语言的rand()和srand()产生伪随机数的方法总结

开发 后端
本文主要介绍了产生伪随机数的两种函数rand()和srand(),一起来看。

rand()会返回一随机数值,范围在0至RAND_MAX 间。在调用此函数产生随机数前,必须先利用srand()设好随机数种子,如果未设随机数种子,rand()在调用时会自动设随机数种子为1。srand()用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。参数seed必须是个整数,通常可以利用geypid()或time(0)的返回值来当做seed。如果每次seed都设相同值,rand()所产生的随机数值每次就会一样。

标准库<cstdlib>(被包含于<iostream>中)提供两个帮助生成伪随机数的函数:

函数一:int rand(void);

从srand (seed)中指定的seed开始,返回一个[seed, RAND_MAX(0x7fff))间的随机整数。

函数二:void srand(unsigned seed);

参数seed是rand()的种子,用来初始化rand()的起始值。

可以认为rand()在每次被调用的时候,它会查看:

1) 如果用户在此之前调用过srand(seed),给seed指定了一个值,那么它会自动调用srand(seed)一次来初始化它的起始值。

2) 如果用户在此之前没有调用过srand(seed),它会自动调用srand(1)一次。

根据上面的***点我们可以得出:

1) 如果希望rand()在每次程序运行时产生的值都不一样,必须给srand(seed)中的seed一个变值,这个变值必须在每次程序运行时都不一样(比如到目前为止流逝的时间)。

2) 否则,如果给seed指定的是一个定值,那么每次程序运行时rand()产生的值都会一样,虽然这个值会是[seed, RAND_MAX(0x7fff))之间的一个随机取得的值。

3) 如果在调用rand()之前没有调用过srand(seed),效果将和调用了srand(1)再调用rand()一样(1也是一个定值)。

举几个例子,假设我们要取得0~6之间的随机整数(不含6本身):

例一,不指定seed:

  1. for(int i=0;i<10;i++)  
  2. {   
  3. ran_num=rand() % 6;  
  4. cout<<ran_num<<" ";  

每次运行都将输出:5 5 4 4 5 4 0 0 4 2

例二,指定seed为定值1:

  1. srand(1);  
  2. for(int i=0;i<10;i++){   
  3. ran_num=rand() % 6;  
  4. cout<<ran_num<<" ";  

每次运行都将输出:5 5 4 4 5 4 0 0 4 2

跟例子一的结果完全一样。

例三,指定seed为定值6:

  1. srand(6);  
  2. for(int i=0;i<10;i++)  
  3. {   
  4. ran_num=rand() % 6;  
  5. cout<<ran_num<<" ";  

每次运行都将输出:4 1 5 1 4 3 4 4 2 2

随机值也是在[0,6)之间,随得的值跟srand(1)不同,但是每次运行的结果都相同。

例四,指定seed为当前系统流逝了的时间(单位为秒):time_t time(0):

  1. #include <ctime>  
  2. //…  
  3. srand((unsigned)time(0));  
  4. for(int i=0;i<10;i++)  
  5. {   
  6. ran_num=rand() % 6;  
  7. cout<<ran_num<<" ";  

***次运行时输出:0 1 5 4 5 0 2 3 4 2

第二次:3 2 3 0 3 5 5 2 2 3

总之,每次运行结果将不一样,因为每次启动程序的时刻都不同(间隔须大于1秒?,见下)。

关于time_t time(0):

time_t被定义为长整型,它返回从1970年1月1日零时零分零秒到目前为止所经过的时间,单位为秒。比如假设输出:

  1. cout<<time(0); 

值约为1169174701,约等于37(年)乘365(天)乘24(小时)乘3600(秒)(月日没算)。

另外,关于ran_num = rand() % 6,

将rand()的返回值与6求模是必须的,这样才能确保目的随机数落在[0,6)之间,否则rand()的返回值本身可能是很巨大的。
一个通用的公式是:

要取得[a,b)之间的随机整数,使用(rand() % (b-a))+ a (结果值将含a不含b)。

在a为0的情况下,简写为rand() % b。

***,关于伪随机浮点数:

用rand() / double(RAND_MAX)可以取得0~1之间的浮点数(注意,不同于整型时候的公式,是除以,不是求模),举例:

  1. double ran_numf=0.0;  
  2. srand((unsigned)time(0));  
  3. for(int i=0;i<10;i++)  
  4. {   
  5. ran_numf = rand() / (double)(RAND_MAX);  
  6. cout<<ran_numf<<" ";  

运行结果为:0.716636,0.457725,…等10个0~1之间的浮点数,每次结果都不同。

如果想取更大范围的随机浮点数,比如1~10,可以将

  1. rand() /(double)(RAND_MAX)  

改为

  1. rand() /(double)(RAND_MAX/10) 

运行结果为:7.19362,6.45775,…等10个1~10之间的浮点数,每次结果都不同。

至于100,1000的情况,如此类推。

以上不是伪随机浮点数***的实现方法,不过可以将就着用用。

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责任编辑:于铁 来源: 新浪博客
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