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C语言中随机数产生 rand和srand

2015-03-28 14:22 120 查看
函数rand()是真正的随机数生成器,而srand()会设置供rand()使用的随机数种子。函数rand()会返回一个处于0和你所指定的数值(缺 省为1)之间的分数。如果你在第一次调用rand()之前没有调用srand(),那么系统会为你自动调用srand()。而使用同种子相同的数调用 srand()会导致相同的随机数序列被生成。
srand((unsigned)time(NULL))则使用系统定时/计数器的值做为随机种子,所以,在相同的平台环境下,显示的随机数会是伪随机数,即每次运行显示的结果会有不同。

库函数中系统提供了两个函数用于产生随机数:srand()和rand()。
原型为:

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。

但是,要注意的是所谓的“伪随机数”指的并不是假的随机数。其实绝对的随机数只是一种理想状态的随机数,计算机只能生成相对的随机数即伪随机数。计算机生 成的伪随机数既是随机的又是有规律的 —— 一部份遵守一定的规律,一部份则不遵守任何规律。比如“世上没有两片形状完全相同的树叶”,这正点到了事物的特性 —— 规律性;但是每种树的叶子都有近似的形状,这正是事物的共性 —— 规律性。从这个角度讲,我们就可以接受这样的事实了:计算机只能产生伪随机数而不是绝对的随机数。

系统在调用rand()之前都会自动调用srand(),如果用户在rand()之前曾调用过srand()给参数seed指定了一个值,那么 rand()就会将seed的值作为产生伪随机数的初始值;而如果用户在rand()前没有调用过srand(),那么系统默认将1作为伪随机数的初始 值。如果给了一个定值,那么每次rand()产生的随机数序列都是一样的~~

所以为了避免上述情况的发生我们通常用srand((unsigned)time(0))或者srand((unsigned)time(NULL))来 产生种子。如果仍然觉得时间间隔太小,可以在(unsigned)time(0)或者(unsigned)time(NULL)后面乘上某个合适的整数。 例如,srand((unsigned)time(NULL)*10)

另外,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。

关于求值区域的问题: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。

于rand和srand函数使用的一点心得

在c语言里面,两个函数包含在<stdlib.h>头文件里面,c++里面,标准库<cstdlib>(被包含于<iostream>中).  srand函数是随机数发生器的初始化函数。
原型:void srand(unsigned seed);        rand函数用来产生随机数,当然是伪随机数。       原型:int rand(void)       seed的作用:srand函数的作用是根据参数seed,设置一个随机起始点,而rand函数根据这个起始点,产生随机数序列。默认的随机种子为1。如果随机种子一样,rand函数所产生的随机序列也一样。
因此,为使每次程序运行都能产生不同的随机序列,每次都应产生一个不同的种子参数说明:       因为rand的内部实现是用线性同余法做的,它不是真的随机数,只不过是因为其周期特别长,所以有一定的范围里可看成是随机的,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。rand()产生的是假随机数字,每次执行时是相同的。若要不同,以不同的值来初始化它.初始化的函数就是srand()。      返回值:
返回0至RAND_MAX之间的随机整数值,RAND_MAX的范围最少是在32767之间(int),即双字节(16位数)。若用unsigned int 双字节是65535,四字节是4294967295的整数范围。

0~RAND_MAX每个数字被选中的机率是相同的。       运用示例[cpp] view plaincopyprint?//取得0~6之间的随机整数
#include <iostream>

int main()
{
for(int i=0;i<10;i++)
{
ran_num=rand()%6;
cout<<ran_num<<" ";
}
return 0;
}
//由于种子默认都是1,故每次运行都将输出:5 5 4 4 5 4 0 0 4 2

指定seed为定值1时:[cpp] view plaincopyprint?//取得0~6之间的随机整数
#include <iostream>

int main()
{
srand(1);
for(int i=0;i<10;i++)
{
ran_num=rand()%6;
cout<<ran_num<<" ";
}
return 0;
}
//由于种子没变化,每次运行都将输出:5 5 4 4 5 4 0 0 4 2

指定seed为定值6:[cpp] view plaincopyprint?//取得0~6之间的随机整数
#include <iostream>

int main()
{
srand(6);
for(int i=0;i<10;i++)
{
ran_num=rand()%6;
cout<<ran_num<<" ";
}
return 0;
}
//由于种子没变化,每次运行都将输出:每次运行都将输出:4 1 5 1 4 3 4 4 2 2

那么我们如何产生一个伪随机的种子呢?一般指定seed为当前系统流逝了的时间(单位为秒):time_t time(0):[cpp] view plaincopyprint?//取得0~6之间的随机整数
#include <iostream>
#include <ctime>//时间函数

int main()
{
srand((unsigned)time(0));
for(int i=0;i<10;i++)
{
ran_num=rand()%6;
cout<<ran_num<<" ";
}
return 0;
}

第一次运行时输出: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:
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。       另外还有一种比较常用的产生随机种子的函数:       srand(time(NULL)); //是以当前时间为种子,产生随意数。其中,time(NULL)用来获取当前时间,本质上得到的是一个大整数,然后用这个数来随机数。
最后,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:
[cpp] view plaincopyprint?#include <iostream>
#include <ctime>//时间函数

int main()
{
double ran_numf=0.0;
srand((unsigned)time(0));
for(int i=0;i<10;i++)
{
ran_numf = rand() / (double)(RAND_MAX);
cout<<ran_numf<<" ";
}

return 0;
}
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rand() /(double)(RAND_MAX) 改为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最好的实现方法,不过可以将就着用用…
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