C++ 中随机函数 rand() 和 srand() 的用法

一、rand()

函数名:   rand

功   能:   随机数发生器

用   法:   int rand(void);

所在头文件: stdlib.h

函数说明 :

  • rand()的内部实现是用线性同余法做的,它不是真的随机数,因其周期特别长,故在一定的范围里可看成是随机的。
  •  rand()返回一随机数值的范围在0至RAND_MAX 间。RAND_MAX的范围最少是在32767之间(int)。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。
  • 用户未设定随机数种子时,系统默认的随机数种子为1。
  • rand()产生的是伪随机数字,每次执行时是相同的;若要不同,用函数srand()初始化它。

程序示例:

二、srand()

函数名:   srand

功   能:   初始化随机数发生器

用   法:   void srand(unsigned  int  seed);

所在头文件: stdlib.h

函数说明:

  • 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time(0)的返回值或NULL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。

程序示例:

三、rand()和srand()的关系

rand()和srand()要一起使用,其中srand()用来初始化随机数种子,rand()用来产生随机数。

因为默认情况下随机数种子为1,而相同的随机数种子产生的随机数是一样的,失去了随机性的意义,所以为使每次得到的随机数不一样,用函数srand()初始化随机数种子。srand()的参数,用time函数值(即当前时间),因为两次调用rand()函数的时间通常是不同的,这样就可以保证随机性了。

四、产生一定范围随机数的通用表示公式

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

要取得[a,b]的随机整数,使用(rand() % (b-a+1))+ a (结果值含a和b)。

要取得(a,b]的随机整数,使用(rand() % (b-a))+ a + 1 (结果值不含a含b)。

(总的来说,通用公式:a + rand() % n ;其中的a是起始值,n是整数的范围)

要取得a到b之间的随机整数,另一种表示:a + (int)b * rand() / (RAND_MAX + 1)。

要取得0~1之间的浮点数,可以使用rand() / double(RAND_MAX)。

五、产生相同的随机数的原因

计算机的随机数都是由伪随机数,即是由小M多项式序列生成的,其中产生每个小序列都有一个初始值,即随机种子。(注意: 小M多项式序列的周期是65535,即每次利用一个随机种子生成的随机数的周期是65535,当你取得65535个随机数后它们又重复出现了。)

我们知道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列数,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。

程序示例:

每次运行得到相同的随机序列:

为得到不同的随机数序列,则需改变这个种子的值。方法:在开始产生随机数前,调用一次srand(time(NULL))(注意:srand()一定要放在循环外面或者是循环调用的外面,否则的话得到的是相同的随机数)。

程序示例:

每次运行得到不同的随机序列:

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