一文帶你讀懂生成隨機數的方式？

2021-10-04 17:19:02 字數 3818 閱讀 4819

計算機的隨機數都是由偽隨機數。例如：rand() 函式可以用來產生隨機數，但是這不是真正意義上的隨機數，是乙個偽隨機數。那麼我們來看看**中有哪些方式可以生成隨機數。

rand

函式宣告如下：

#include


intrand


(void


);
rand() 返回一隨機數值的範圍在 0 至 rand_max 間。rand_max 的範圍最少是在 32767 之間(int)。用 unsigned int 雙位元組是 65535，四位元組是 4294967295 的整數範圍。0~rand_max 每個數字被選中的機率是相同的。

rand()的用法

如果你要產生0~10的10個整數，可以表達為：

int n =


rand()


%11;
如果要產生1~10，則是這樣：

int n =1+


rand()


%10;
總結來說，可以表示為：

a +


rand()


% n
先來個例子看看：

#include


#include


// rand


intmain


(int argc,


char


const


*ar**)


printf


("\n");


return0;


}
編譯輸出：

是不是覺得很奇怪，每次執行，數值都是一樣的。有些朋友會問？這怎麼都是一樣的呢！還玩個毛線。。。 請勿急躁。

rand() 產生的是偽隨機數字，每次執行時是相同的; 若要不同, 用函式 srand() 初始化它。

srand

rand() 產生的隨機數在每次執行的時候都是與上一次相同的。若要不同, 用函式 srand() 初始化它。

函式宣告如下：

#include


void


srand


(unsigned


int seed)


;
可以利用 srand((unsigned int)(time(null)) 的方法，產生不同的隨機數種子，因為每一次執行程式的時間是不同的。確保種子不一樣，因此通常會選擇使用時間作為種子。

再對之前的**進行修改，利用srand給它乙個種子：

#include


#include


// rand


#include


intmain


(int argc,


char


const


*ar**)


printf


("\n");


return0;


}
編譯輸出：

現在好了，每次執行生成的都不一樣了。但是還有乙個問題，如果這種方式在多執行緒下使用，也是不可取的，因為rand不是可重入函式。

rand_r

函式宣告：

#include


intrand_r


(unsigned


int*seedp)


;
想要在多執行緒中使用隨機數，，可以使用rand_r，使用方式和rand是一樣的，還是上面的例子：

#include


#include


// rand


#include


intmain


(int argc,


char


const


*ar**)


printf


("\n");


return0;


}
編譯輸出：

產生不同的隨機數種子，因為每一次執行程式的時間是不同的。

思考乙個問題：

在多執行緒中，如果多個執行緒同時呼叫，那它們的種子可能也一樣？怎麼解決呢！

如果想不一樣，還可以將種子設定成和執行緒id有關。例如：

unsigned


int seed  =


time


(null)^


pthread_self()


;
pthread_self需要包含標頭檔案 #include

random

rand生成的整數範圍是有限的，為了生成更大範圍，可以使用random。

random宣告如下：

#include


long


random


(void);


void


srandom


(unsigned


int seed)


;
random返回的型別為long，因此在一定程度上，它生成的範圍要大得多。另外與rand類似，需要使用srandom函式設定種子。

#include


#include


// rand


#include


intmain


(int argc,


char


const


*ar**)


printf


("\n");


return0;


}
產生一定範圍隨機數的通用表示公式要取得 [a,b) 的隨機整數，使用 (rand() % (b-a))+ a;

要取得 [a,b] 的隨機整數，使用 (rand() % (b-a+1))+ a;

要取得 (a,b] 的隨機整數，使用 (rand() % (b-a))+ a + 1;

通用公式: a + rand() % n；其中的 a 是起始值，n 是整數的範圍。

要取得 a 到 b 之間的隨機整數，另一種表示：a + (int)b * rand() / (rand_max + 1)。

要取得 0～1 之間的浮點數，可以使用 rand() / double(rand_max)。

來個簡單舉例：

要取得 [a,b) 的隨機整數，使用 (rand() % (b-a))+ a;

#include


#include


// rand


#include


intmain


(int argc,


char


const


*ar**)


printf


("\n");


return0;


}
總結計算機的隨機數都是由偽隨機數。通過上面介紹的這些方法生成的都是偽隨機數。本文所介紹的僅僅是庫函式提供的隨機數生成函式。如果想它的隨機性很強，可能需要根據使用場景去設計具體的演算法了。

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