【知識】C語言隨機數生成，C語言rand和srand用法詳解

 

在實際編程中，咱們常常須要生成隨機數。例如，貪吃蛇遊戲中在隨機的位置出現食物，撲克牌遊戲中隨機發牌。

在C語言中，咱們通常使用 <stdlib.h> 頭文件中的 rand() 函數來生成隨機數，它的用法爲：

int rand (void);

void 表示不須要傳遞參數。

C語言中還有一個 random() 函數能夠獲取隨機數，可是 random() 不是標準函數，不能在 VC/VS 等編譯器經過，因此比較少用。

rand() 會隨機生成一個位於 0 ~ RAND_MAX 之間的整數。

RAND_MAX 是 <stdlib.h> 頭文件中的一個宏，它用來指明 rand() 所能返回的隨機數的最大值。C語言標準並無規定 RAND_MAX 的具體數值，只是規定它的值至少爲 32767。在實際編程中，咱們也不須要知道 RAND_MAX 的具體值，把它當作一個很大的數來對待便可。

下面是一個隨機數生成的實例：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(){

    int a = rand();

    printf("%d\n",a);

    return 0;

}

運行結果：

193

隨機數的本質

屢次運行上面的代碼，你會發現每次產生的隨機數都同樣，這是怎麼回事呢？爲何隨機數並不隨機呢？

實際上，rand() 函數產生的隨機數是僞隨機數，是根據一個數值按照某個公式推算出來的，這個數值咱們稱之爲「種子」。種子和隨機數之間的關係是一種正態分佈。

 

種子在每次啓動計算機時是隨機的，可是一旦計算機啓動之後它就再也不變化了；也就是說，每次啓動計算機之後，種子就是定值了，因此根據公式推算出來的結果（也就是生成的隨機數）就是固定的。

從新播種

咱們能夠經過 srand() 函數來從新「播種」，這樣種子就會發生改變。srand() 的用法爲：

void srand (unsigned int seed);

它須要一個 unsigned int 類型的參數。在實際開發中，咱們能夠用時間做爲參數，只要每次播種的時間不一樣，那麼生成的種子就不一樣，最終的隨機數也就不一樣。

使用 <time.h> 頭文件中的 time() 函數便可獲得當前的時間（精確到秒），就像下面這樣：

srand((unsigned)time(NULL));

對上面的代碼進行修改，生成隨機數以前先進行播種：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

int main() {

    int a;

    srand((unsigned)time(NULL));

    a = rand();

    printf("%d\n", a);

    return 0;

}

屢次運行程序，會發現每次生成的隨機數都不同了。可是，這些隨機數會有逐漸增大或者逐漸減少的趨勢，這是由於咱們以時間爲種子，時間是逐漸增大的，結合上面的正態分佈圖，很容易推斷出隨機數也會逐漸增大或者減少。

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生成必定範圍內的隨機數

在實際開發中，咱們每每須要必定範圍內的隨機數，過大或者太小都不符合要求，那麼，如何產生必定範圍的隨機數呢？咱們能夠利用取模的方法：

int a = rand() % 10;    //產生0~9的隨機數，注意10會被整除

若是要規定上下限：

int a = rand() % 51 + 13;    //產生13~63的隨機數

分析：取模即取餘，rand()%51+13咱們能夠當作兩部分：rand()%51是產生 0~50 的隨機數，後面+13保證 a 最小隻能是 13，最大就是 50+13=63。

最後給出產生 13~63 範圍內隨機數的完整代碼：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

int main(){

    int a;

    srand((unsigned)time(NULL));

    a = rand() % 51 + 13;

    printf("%d\n",a);

    return 0;

}