C语言编程中生成随机数的初级教程

C语言编程中生成随机数的初级教程

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，srandseed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srandseed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timeNULL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：srandunsignedtimeNULL;例如产生1~10之间的随机整数

#include#includeint main srandtimeNULL; forint i=0;i 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 srandseed的话，他会重新调用一遍

srandseed以产生随机数种子；

如果发现没有调用过 srandseed的话，会自动调用 srand1一次。

如果调用srandseed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srandseed一次，而且seed不能相同。这里就是经常采用timeNULL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 doublerand/RAND_MAX;

（二）任意实数区间的uniform分布：

//generate a random real number in [start,end]double

uniform_realdouble start,double end double

rate=doublerand/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,endint

uniform_integerint

ifbase==RAND_MAX

range=end-start; int

start,int

return

end int base=rand;

int

int

uniform_integerstart,end;

remainder=RAND_MAX%range;

bucket=RAND_MAX/range; ifbaseRAND_MA__remainder return

start+base/bucket; else return uniform_integerstart,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__，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 rand16+rand1+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_32int start,int end int base=rand32;

ifbase==RAND32_MAX return uniform_integer_32start,end; int

range=end-start; int remainder=RAND32_MAX%range; int

bucket=RAND32_MAX/range;

return

ifbaseRAND32_MA__remainder

else return start+base/bucket;

uniform_integer_32start,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。