C語言中隨機數的生成

恰好在找這方面的資料，看到了一片不錯的，就全文轉過來了，省的我之後再找找不到。

 

在C語言中，能夠經過rand函數獲得一個「僞隨機數」。這個數是一個整數，其值大於等於0且小於等於RAND_MAX。rand函數和常量RAND_MAX都定義在庫stdlib.h之中，這意味着必須在頭文件中包含庫stdlib.h才能使用rand函數和常量RAND_MAX。 

rand函數聲明爲： 
int rand(void) 

//代碼示例 start 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 

int main() 
{ 
    printf("%d %d\n", rand(), rand()); 
} 
//代碼示例 end 

編譯運行以上代碼，將在屏幕顯示兩個隨機數。但屢次運行這個程序，你會發現每次程序啓動後生成的兩個隨機數都是同樣的！可見，rand()生成的值並不隨機。 
標準庫（stdlib）中隨機數的一個可能的實現以下： 
//代碼示例 start 
#define RAND_MAX 0x7fff 
unsigned long int next = 1; 

int rand(void) 
{ 
    next = next * 1103515245 + 12345; 
    return (unsigned int)(next/65536) % RAND_MAX; 
} 

/*srand函數：爲rand函數設置種子數*/ 
void srand(unsigned int seed) 
{ 
    next = seed; 
} 
//代碼示例 end 

由上可知，只要咱們每次在程序運行開始時用srand設置好不一樣的nex值，那麼程序每次運行都將獲得不一樣是隨機序列。那又如何給srand傳入不一樣的數呢？隨機數？好吧，這下變成雞生蛋蛋生雞的問題了。其實不用那麼複雜。咱們只須要把當前的時間做爲srand的參數傳入就行了。程序每次運行的時間點是確定是不同的。 
要獲取當前時間，可使用time庫中的time函數。示例以下： 
//代碼示例 start 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <time.h> 

int main() 
{ 
    srand((int)time(0)); 
    printf("%d %d\n", rand(), rand()); 
} 
//代碼示例 end 

編譯運行上述代碼，就能讓程序每次運行都獲得不一樣的隨機值了。 

程序中time(0)函數返回值類型爲time_t（time_t定義爲長整型），time(0)返回從1970年1月1日零時零分零秒到目前爲止所通過的時間，單位爲秒。

好了，到目前爲止，咱們已經解決了如何在區間[0, RAND_MAX]內等機率隨機得到一個整數的問題。那麼又應該如何等機率的隨機獲取任意範圍內的整數呢？其實只須要對rand()函數生成的隨機數進行取模運算就能夠了。參考下述代碼：
    int a = rand() % 100;
    int b = rand() % 20 + 5;
執行上述代碼後（固然前面應該調用srand函數），獲取的整數a是[0， 100)區間的均勻隨機整數；而獲取的整數b，則是[5, 25)區間的均勻隨機整數了。

但緊接着咱們不由要問了：隨機浮點數又該怎麼生成呢？其實很簡單，用rand()生成的數除以RAND_MAX，不就能獲得0~1之間的浮點數了麼？而要獲得區間[a, b]的浮點數，用這個值擴展一下不就行了？好比 s= rand() / RAND_MAX; s = a + (b-a)* s;這樣就能獲得咱們想要的隨機數s了。好的，假如咱們要獲得區間[3, 5]之間的一個隨機浮點數，那麼很簡單，代碼以下：  //代碼示例 start  #include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <time.h>  int main()  {      float s;      srand((int)time(0));      s = (double)rand() / RAND_MAX;      s = 3 + (5-3) * s;      printf("%f\n", s);  }  //代碼示例 end  編譯運行，好吧。爲何每次程序運行獲得的結果都是3.0呢？程序邏輯沒有問題的啊？！  在倒數第三行設置斷點調試程序，咱們會發現，在第一次完成對s的賦值以後，s的值爲0.0。反覆運行程序進行調試，s的值都是0.0。爲何s的值老是0.0呢？  原來，在C語言中，若是 / 操做符兩邊都是整數的話，那麼運算後的結果也是一個整數，並且是向下取整的整數。即2 / 3獲得0，3 / 2獲得1。又因爲rand()獲得的值老是小於RAND_MAX，所以表達式 rand() / RAND_MAX也就只能獲得整數0了，整數0在賦值給s時強制轉換爲浮點數0.0。  爲了讓 / 操做符進行浮點運算，咱們能夠將 / 操做符的操做數轉化爲浮點數。好比：（float）rand() / RAND_MAX；這樣，就能獲得咱們想要的結果了。正確的例子以下：  //代碼示例 start  #include <stdio.h>  #include <stdlib.h>  #include <time.h>  int main()  {      float s;      srand((int)time(0));      s = (float)rand() / RAND_MAX;      s = 3 + (5-3) * s;      printf("%f\n", s);  }  //代碼示例 end