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C语言中的随机数生成
C语言中的stdlib.h库包含rand()函数,该函数随机返回一个整数,介于“0”和常量RAND_MAX之间。
rand()函数生成伪随机数。它们不是真正的随机数。该函数基于线性同余生成器 (LCG) 算法。
int rand(void);
示例 1
以下代码三次调用rand()函数,每次都可能产生不同的整数:
#include <stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { printf("%ld\n", rand()); printf("%ld\n", rand()); printf("%ld\n", rand()); return 0; }
输出
运行代码并检查其输出:
41 18467 6334
rand()函数没有内置的设置种子的机制。默认情况下,它可能会使用特定于系统的值(通常基于程序启动的时间)。
注意:srand()函数用于通过向rand()函数提供种子来提高随机性。
示例 2
以下程序返回0到100之间的随机数。rand()函数返回的随机整数用作分子,并计算其对100的模值,以得到小于100的随机数。
#include <stdio.h> #include<stdlib.h> int main(){ for(int i = 1; i <= 5; i++) { printf("random number %d: %d \n", i, rand() % 100); } return 0; }
输出
运行代码并检查其输出:
random number 1: 41 random number 2: 67 random number 3: 34 random number 4: 0 random number 5: 69
示例 3
您还可以获得给定范围内的随机数。您需要找到rand()结果除以范围跨度的模值,并将结果添加到范围的下限。
#include <stdio.h> #include<stdlib.h> int main() { int i, num; int lower=50, upper=100; for (i = 1; i <= 5; i++) { num = (rand() % (upper - lower + 1)) + lower; printf("random number %d: %d \n", i,num); } return 0; }
输出
运行代码并检查其输出:
random number 1: 91 random number 2: 55 random number 3: 60 random number 4: 81 random number 5: 94
srand() 函数
stdlib.h库还包含srand()函数,该函数用于为rand()函数的随机数生成器设置种子。
您将使用以下语法来使用srand()函数:
void srand (unsigned seed);
或
int srand (unsigned int seed);
seed参数是一个整数,用作伪随机数生成器算法的种子。
注意:如果未初始化srand(),则rand()函数中的种子值设置为srand(1)。
通常,srand()函数使用time(NULL)(表示自纪元以来的当前时间)返回的值作为参数,以提高C语言中rand()生成的伪随机数的随机性。
由于时间值一直在变化,这将具有不同的种子值,从而导致更多变化的随机序列。因此,如果您多次生成随机数,则每次都可能产生不同的随机值。
示例 1
请查看以下示例:
#include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include <time.h> int main() { srand(time(NULL)); printf("Random number: %d \n", rand()); return 0; }
输出
每次都会显示0到RAND_MAX之间的新的随机整数。
Random number: 1436786055
示例 2
我们可以包含srand()来生成给定范围内的随机数。
#include <stdio.h> #include<stdlib.h> #include <time.h> int main() { int i, num; time_t t; int lower = 100, upper = 200; srand((unsigned) time(&t)); for (i = 1; i <=5; i++) { num = (rand() % (upper - lower + 1)) + lower; printf("random number number %d: %d \n", i, num); } return 0; }
输出
运行代码并检查其输出:
random number number 1: 147 random number number 2: 171 random number number 3: 173 random number number 4: 112 random number number 5: 181
rand()函数提供的随机数生成不是真正的随机数。使用相同的种子,您将始终获得相同的序列。它还具有有限的范围,因为它在特定范围内(0到RAND_MAX)生成随机数。
为了提高随机性,您需要使用具有高不可预测性的良好种子值,例如系统时间或高分辨率计时器。您还可以使用第三方库来获得更宽范围的随机数。