c,c++产生随机数详解

原文链接http://blog.csdn.net/chenyiming_1990/article/details/8648681

在C语言中,rand()函数可以用来产生随机数，但是这不是真真意义上的随机数，是一个伪随机数，是根据一个数，我们可以称它为种子，为基准以某个递推公式推算出来的一系数，当这系列数很大的时候，就符合正态公布，从而相当于产生了随机数，但这不是真正的随机数，当计算机正常开机后，这个种子的值是定了的，除非你破坏了系统，为了改变这个种子的值，C提供了srand()函数，它的原形是void srand( int a)。

可能大家都知道C语言中的随机函数random，可是random函数并不是ANSI C标准，所以说，random函数不能在gcc,vc等编译器下编译通过。

rand()会返回一随机数值，范围在0至RAND_MAX 间。返回0至RAND_MAX之间的随机数值，RAND_MAX定义在stdlib.h，(其值至少为32767)我运算的结果是一个不定的数，要看你定义的变量类型，int整形的话就是32767。 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。一般用for语句来设置种子的个数。具体见下面的例子。

一 如何产生不可预见的随机序列呢
利用srand((unsigned int)(time(NULL))是一种方法，因为每一次运行程序的时间是不同的。

在C语言里所提供的随机数发生器的用法：现在的C编译器都提供了一个基于ANSI标准的伪随机数发生器函数，用来生成随机数。它们就是rand()和srand()函数。这二个函数的工作过程如下：

1) 首先给srand()提供一个种子，它是一个unsigned int类型，其取值范围从0~65535；

2) 然后调用rand()，它会根据提供给srand()的种子值返回一个随机数(在0到32767之间)

3) 根据需要多次调用rand()，从而不间断地得到新的随机数；

4) 无论什么时候，都可以给srand()提供一个新的种子，从而进一步“随机化”rand()的输出结果。
下面是0~32767之间的随机数程序：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>           //使用当前时钟做种子

void main( void )
{
  int i;
  srand( (unsigned)time( NULL ) );          //初始化随机数
     for( i = 0; i < 10;i++ )                          //打印出10个随机数
          printf( " %d\n", rand() );
}

根据上面的程序可以很容易得到0~1之间的随机数：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
main( )
{
   int i;
   srand( (unsigned)time( NULL ) );
       for( i = 0; i < 10;i++ )
            printf( "%5.2f\n", rand()/32767.0);
}

而产生1~100之间的随机数可以这样写：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
main( )
{
   int i;
   srand( (unsigned)time( NULL ) );
       for( i = 0; i < 10;i++ )
            printf( "%d\n", rand()%100+1);
}

二，三个通用的随机数发生器，推荐用第三个
函数名: rand 
功 能: 随机数发生器 
用 法: void rand(void); 
程序例:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
   int i;

   printf("Ten random numbers from 0 to 99\n\n");
   for(i=0; i<10; i++)
      printf("%d\n", rand() % 100);
   return 0;
}

函数名: random 
功 能: 随机数发生器 
用 法: int random(int num); 
程序例:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

/* prints a random number in the range 0 to 99 */
int main(void)
{
   randomize();
   printf("Random number in the 0-99 range: %d\n", random (100));
   return 0;
}

函数名: randomize 这个比较好！
功 能: 初始化随机数发生器 
用 法: void randomize(void); 
程序例:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
   int i;

   randomize();
   printf("Ten random numbers from 0 to 99\n\n");
   for(i=0; i<10; i++)
       printf("%d\n", rand() % 100);
   return 0;
}

在《计算机常用算法》中有介绍随机数的生成算法

三 如何产生设定范围内的随机数

由于rand产生的随机数从0到rand_max，而rand_max是一个很大的数，那么如何产生从X~Y的数呢？

从X到Y，有Y－X＋1个数，所以要产生从X到Y的数，只需要这样写：

k=rand()%(Y-X+1)+X;

这样，就可以产生你想要的任何范围内的随机数了。

四 为了产生不重复的随机数
srand( (unsigned)time( NULL ) ); //初始化随机数

（以上是我转来的，要说明的是用rand() % n生成[0, n)内的一个随机整数不是好方法，当n>RAND_MAX是就会出现错误。精度要求不高时，可以先用t = (double)rand() / RAND_MAX,生成[0, 1]之间的随机数，在用(int)(t * (m-1) + 0.5)生成[0, m-1]之间的随机数，就是先缩小然后乘以放大的倍数得到所需范围的办法。）

另外，在《The C Programming Language》Second Edition P46中作者介绍了rand和srand

/* rand: return pseudo-random integer on 0..32767 */
int rand(void)
{
    next = next * 1103515245 + 12345;
    return (unsigned int)(next / 65536) % 32768;　　　　//强制类型转换只是生成一个指定类型的数，不改变原数
}

/* srand: set seed for rand() */
void srand(unsigned int seed)
{
    next = seed;
}