产生随机数(rand()函数和srand()函数)

　　有时候，我们需要随机产生一个在某范围的数，C/C++提供了一个库函数rand()来产生随机数。

函数原型：int rand(void);

功能：返回一个[0,RAND_MAX]间的随机整数。其中RAND_MAX是定义在stdlib.h头文件中的一个常量。

注意：　rand()函数包含在头文件stdlib.h中，要使用它必须用#include<stdlib.h>引入该头文件；

　　　　计算机实际上并没有真正做到产生一个随机数，只是在一串预先定义好的数据中选择一个返回给函数。

 

　　那么，如何得到一个在a到b的整数呢？有两种方法：

法一：

公式：a+rand()%(b-a+1)

示例：

n=1000+rand()%9000;//随机生成一个四位数返回给n。a+rand()%(b-a+1)，四位数即1000-9999，此时a=1000,b=9999 

法二：

公式：a+rand()*(b-a+1)/RAND_MAX

示例：

n=1000+rand()*9000/RAND_MAX;//随机生成一个四位数返回给n。a+rand()*(b-a+1)/RAND_MAX，四位数即1000-9999，此时a=1000,b=9999 

 

　　当要产生多个随机数时，rand()会重复调用产生相同的数字序列。如果想要每次执行产生的随机数不同，就需要进行随机初始化。因此引入srand()函数。

函数原型：void srand(unsigned seed);

功能：根据随机数生成器的种子seed的值初始化随机数。

 

　　我们当然可以用数组和循环来设置种子的值，那么有没有什么我们可以直接利用的一直变化的值呢？

　　当然有，时间就是。我们可以借助time.h头文件中的time(NULL)返回机器当前的时间。

函数原型：time_t time(time_t *t)

功能：返回自纪元 Epoch（1970-01-01 00:00:00 UTC）起经过的时间。当参数为空指针NULL时，返回到当前机器时间的秒数，精度为长整型ld。

注意：要使用time()函数，先要通过#include<time.h>引入time.h头文件。

示例：

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

int main ()
{
  time_t seconds;

  seconds = time(NULL);
  printf("自 1970-01-01 起的小时数 = %ld\n", seconds/3600);
  
  return(0);
}

 

　　现在，将time(NULL)作为srand()函数的随机数产生器种子，即srand(time(NULL))就可以通过不断变化的系统时间得到不同的随机数。

示例：

问题描述：

随机产生一个四位数，同时给出各位数字和。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
int main()
{
    while(1)
    {
        int n,a,b,c,d,s;
        srand(time(NULL));
    //    n=1000+rand()%9000;//a+rand()%(b-a+1)，四位数1000-9999，a=1000,b=9999 
        n=1000+rand()*9000/RAND_MAX;
        a=n/1000;
        b=n%1000/100;
        c=n%100/10;
        d=n%10;
        s=a+b+c+d;
        printf("%d\n",n);
        printf("s=%d\n",s);
        getchar();
    }
    return 0;
} 

运行结果：

可以看出，我们成功得到了随机的四位数。

 

拓展问题：

1.为什么还会产生连续的相同的随机数？

答：键盘按太快了，函数读取系统时间有一定的延迟，是以秒为单位的，在1秒内按下的多个输入均视为相同时间，随机种子数不变，所以产生了相同的数。

 

2.1970年到现在已经过去了n秒，n是一个很大的数，是不是比rand()函数参数取的最大值RAND_MAX还大？会不会因为溢出而产生错误？

答：不会。在VC6中，RAND_MAX值是0x7fff，n确实比RAND_MAX大的多，即使n小于RAND_MAX，在未来也必然会有超过RAND_MAX的时刻。此时的随机种子数seed=n mod RAND_MAX，即按RAND_MAX长度为一个周期，取余数赋值给随机种子数seed。