C语言编程中生成随机数的入门教程

语言产生随机数是一个常见的编程功能任务，当然这个也不难，调用两三个函数就出来了，但是你知道这些函数具体是起到怎样的作用，并且是它们是如何产生随机数的吗？

几个概念

随机数：数学上产生的都是伪随机数，真正的随机数使用物理方法产生的。

随机数种子：随机数的产生是由算术规则产生的，srand(seed)的随机数种子不同，rand()的随机数值就不同，倘若每次的随机数种子一样，则rand()的值就一样。所以要产生随机数，则srand(seed)的随机数种子必须也要随机的。

用srand()产生随机数种子

原型：void srand ( unsigned int seed );

作用是设置好随机数种子，为了让随机数种子是随机的，通常用time(NULL)的值来当seed。

time()用于随机数种子

函数原型：time_t time ( time_t * timer );

time()函数表示返回1970-1-1 00:00:00 到当前时间的秒数。

用的时候这样：srand(unsigned(time(NULL)));例如产生1~10之间的随机整数

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

int 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循环外面的，如果把srand放到for循环里面，则每次产生的随机数都相同。

用rand()产生随机数

原型：int rand ( void );

作用是产生一个随机数，当然随机数是有范围的，为0~RAND_MAX之间，随机数与随机数种子有关。具体来说是，在产生随机数 rand()被调用的时候，它会这样执行：

如果用户之前调用过 srand(seed)的话，他会重新调用一遍 srand(seed)以产生随机数种子；
如果发现没有调用过 srand(seed)的话，会自动调用 srand(1)一次。
如果调用srand(seed)产生的随机数种子是一样的话(即seed的值相同)，rand()产生的随机数也相同。
所以，如果希望rand()每次调用产生的值都不一样，就需要每次调用srand(seed)一次，而且seed不能相同。这里就是经常采用time(NULL)产生随机数种子的原因。

C语言中可以使用rand()函数来生成一个从0到RAND_MAX的uniform分布。基于这个函数，我们可以构造出一些特定的随机数生成器来满足我们的需求。
（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）任意实数区间的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）任意整数区间的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);
}

这个函数要特别说明一下，平常时候我们都是用rand()%n来生成0到n-1的随机数，但是按这种方法生成的分布并不是uniform的，另外由于RAND_MAX只有32767，因此要生成比这个数更大的随机数需要另外想办法，理论上可以直接用0到1的uniform分布直接放缩，但实际效果不好。这里给出一种移位方式的实现。

（四）32bits的随机数

//generate a random 32 bits integer number
int rand32(){
  return ((rand()<<16)+(rand()<<1)+rand()%2);
}

有了32bits的随机数生成方法，就可以构造32bits范围内的随机整数区间了，方法和之前16bits的情况一样。

（五）32bits范围内的随机整数区间

//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);
}

这里RAND32_MAX定义为0x7fffffff。

除此之外，利用rand()函数构造任意分布的随机数也是个值得探讨的问题。

理论上可以通过(0,1)的uniform分布，加上标准采样方法（sampling）获得。

赞 (0)

相关推荐

  • 详解C语言的随机数生成及其相关题目

    产生随机数的基本方法 本文中,笔者将介绍c语言所提供的随机数发生器的用法.现在的c编译程序都提供了一个基于一种ANSI标准的伪随机数发生器函数,用来生成随机数.Microsoft和Borland都是通过rand()和srand()函数来支持这种标准的,它们的工作过程如下: 首先,给srand()提供一个"种子",它是一个unsignde int类型,其取值范围是从0到65,535 ; 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

  • C语言/C++中如何产生随机数

    C语言/C++中如何产生随机数

    C语言/C++怎样产生随机数:这里要用到的是rand()函数, srand()函数,和time()函数. 需要说明的是,iostream头文件中就有srand函数的定义,不需要再额外引入stdlib.h;而使用time()函数需要引入ctime头文件. 使用rand()函数获取一个随机数如果你只要产生随机数而不需要设定范围的话,你只要用rand()就可以了:rand()会返回一随机数值, 范围在0至RAND_MAX 间.RAND_MAX定义在stdlib.h, 其值为2147483647. 例子

  • C语言/C++如何生成随机数

    本文分享了C语言/C++如何生成随机数的具体实现方法,供大家参考,具体内容如下 C语言/C++怎样产生随机数:这里要用到的是rand()函数, srand()函数,C语言/C++里没有自带的random(int number)函数. (1) 如果你只要产生随机数而不需要设定范围的话,你只要用rand()就可以了:rand()会返回一随机数值, 范围在0至RAND_MAX 间.RAND_MAX定义在stdlib.h, 其值为2147483647. 例如: #include<stdio.h> #i

  • c语言生成随机数的方法(获得一组不同的随机数)

    复制代码 代码如下: //以空间换时间/*arr :数组名n  :给定的数组长度转移数组中的数据*/ void diffarr(int arr[],int n){    int sn=n,index,*ptr=arr;    int *pfrom=new int[sn];    for(int i=0;i<sn;i++)        *(pfrom+i) =i+1 ;    srand(time(0));    for(int k=0;k<sn;)    {        index=ran

  • C语言中用于产生随机数的函数使用方法总结

    在UNIX操作系统和window的操作系统上,我们知道有一个函数rand,它就是用来产生随机数的函数API接口,那么它的原理如何实现? 如果约定a1=f(seed),an+1=f(an),那么可以得到一个序列a1,a2,a3..an,那么要制作一个伪随机函数rand,只需要让它每调用一次就返回序列的下一个元素就行.其实就是相当于第1次调用rand返回a1,第2次返回a2,-,第n次返回an,这样每次返回的数值都不一样,也就是相当于随机数了.但是其实不是真正的随机数,真正的随机数是使用物理现象产生

  • c语言随机数函数示例

    void srand( unsigned int seed );head file is <stdlib.h>RemarksThe srand function sets the starting point for generating a series of pseudorandom integers. To reinitialize the generator, use 1 as the seed argument. Any other value for seed sets the g

  • 使用c语言生成随机数的示例分享

    这是一个自己用c写的不重复产生随机数的代码,且只有输入q才能退出程序. 复制代码 代码如下: #include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#define MAX  100 int main(void){ int i, j, flag, num, a[MAX] = { 0 }, max, ch; srand((unsigned)time(NULL)); printf("Please input ma

  • C语言编程中生成随机数的入门教程

    语言产生随机数是一个常见的编程功能任务,当然这个也不难,调用两三个函数就出来了,但是你知道这些函数具体是起到怎样的作用,并且是它们是如何产生随机数的吗? 几个概念 随机数:数学上产生的都是伪随机数,真正的随机数使用物理方法产生的. 随机数种子:随机数的产生是由算术规则产生的,srand(seed)的随机数种子不同,rand()的随机数值就不同,倘若每次的随机数种子一样,则rand()的值就一样.所以要产生随机数,则srand(seed)的随机数种子必须也要随机的. 用srand()产生随机数种子

  • C语言编程中的联合体union入门学习教程

    联合体(union)在C语言中是一个特殊的数据类型,能够存储不同类型的数据在同一个内存位置.可以定义一个联合体使用许多成员,但只有一个部件可以包含在任何时候给定的值.联合体会提供使用相同的存储器位置供多用途的有效方式. 定义联合体 要定义联合体,必须使用union语句很相似于定义结构.联合体声明中定义了一个新的数据类型,程序不止一个成员.联合体声明的格式如下: union [union tag] { member definition; member definition; ... member

  • 讲解C语言编程中指针赋值的入门实例

    从const int i 说起 你知道我们声明一个变量时象这样int i :这个i是可能在它处重新变赋值的.如下: int i = 0; /* . . . */ i = 20; /*这里重新赋值了*/ 不过有一天我的程序可能需要这样一个变量(暂且称它变量),在声明时就赋一个初始值.之后我的程序在其它任何处都不会再去重新对它赋值.那我又应该怎么办呢?用const . /* . . . */ const int ic =20; /* . . . */ ic = 40; /*这样是不可以的,编译时是无

  • 在C语言编程中使用变量的基础教程

    C语言在明面上将数的变量分为两类,整型变量以及浮点数,对应着现实世界的整数和小数. 首先是整数,使用了这么多的C语言之后,每当在使用整数之时都会将其想象成二进制的存在,而不是十进制.原因在于,这是程序的本质所在,稍有研究编译器工作原理的都会发现,在编译器处理乘法乃至除法的时候,优秀的编译器总会想方设法的加快程序的速度,毫无疑问在所有运算中移位运算是最快速的"乘法"以及"除法": 1<<2 == 4 ,8>>2 == 2 而正常一个乘法相当于十

  • C语言编程中函数的基本学习教程

    C语言编程中函数的基本学习教程

    C 语言中的函数等价于 Fortran 语言中的子程序或函数,也等价于 Pascal 语言中的过程或函数.函数为计算的封装提供了一种简便的方法,此后使用函数时不需要考虑它是如何实现的.使用设计正确的函数,程序员无需考虑功能是如何实现的,而只需知道它具有哪些功能就够了.在 C 语言中可以简单.方便.高效地使用函数.我们经常会看到在定义后仅调用了一次的短函数,这样做可以使代码段更清晰易读. 到目前为止,我们所使用的函数(如 printf.getchar 和 putchar 等)都是函数库中提供的函数

  • Java中生成随机数的实现方法总结

    在实际开发工作中经常需要用到随机数.如有些系统中创建用户后会给用户一个随机的初始化密码.这个密码由于是随机的,为此往往只有用户自己知道.他们获取了这个随机密码之后,需要马上去系统中更改.这就是利用随机数的原理.总之随机数在日常开发工作中经常用到.而不同的开发语言产生随机数的方法以及技巧各不相同.笔者这里就以Java语言为例,谈谈随机数生成的方法以及一些技巧. 一.利用random方法来生成随机数. 在Java语言中生成随机数相对来说比较简单,因为有一个现成的方法可以使用.在Math类中,Java

  • objective-c中生成随机数的方法

    本文简述objective-c中生成随机数的几种常见的方法,分享给大家,希望能给大家带来一点借鉴价值.具体如下: 1).arc4random()方法:比较精确不需要生成随即种子 使用方法如下 : 通过arc4random() 获取0到x-1之间的整数的代码如下: int value = arc4random() % x; 获取1到x之间的整数的代码如下: int value = (arc4random() % x) + 1; 2).CCRANDOM_0_1()方法:在cocos2d中使用 ,范围

  • nodejs密码加密中生成随机数的实例代码

    之前关于写了一个 nodejs密码加密中生成随机数,最近需要回顾,就顺便发到随笔上了 方法一: Math.random().toString(36).substr(2)运行后的结果就是11位数的随机数 方法二: 1.定义函数 function randomWord(randomFlag, min, max){ var str = "", range = min, arr = ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a',

  • numpy中生成随机数的几种常用函数(小结)

    1.使用numpy生成随机数的几种方式 1)生成指定形状的0-1之间的随机数:np.random.random()和np.random.rand() array1 = np.random.random((3)) display(array1) # ----------------------------------- array2 = np.random.random((3,4)) display(array2) # ----------------------------------- arr

随机推荐