一、rand()
函數名: rand
功 能: 隨機數發生器
用 法: int rand(void);
所在頭文件: stdlib.h
函數說明 :
rand()的內部實現是用線性同餘法做的,它不是真的隨機數,因其週期特別長,故在一定的範圍裏可看成是隨機的。
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 雙字節是65535,四字節是4294967295的整數範圍。0~RAND_MAX每個數字被選中的機率是相同的。
用戶未設定隨機數種子時,系統默認的隨機數種子爲1。
rand()產生的是僞隨機數字,每次執行時是相同的;若要不同,用函數srand()初始化它。
程序例:
#include <iostream> using namespace std; #include <stdlib.h> #include <time.h> #define MIN 1 //隨機數產生的範圍 #define MAX 10 int main() { int i; srand((unsigned)time(0)); cout<<"Ten random numbers from "<<MIN<< " to "<<MAX<<" :/n"<<endl; for(i=0; i<10; i++) //產生隨機數 { cout<<MIN + (int)MAX * rand() / (RAND_MAX + 1)<<"/t"; } cout<<endl; return 0; }
二、srand()
函數名: srand
功 能: 初始化隨機數發生器
用 法: void srand(unsigned int seed);
所在頭文件: stdlib.h
函數說明:
srand()用來設置rand()產生隨機數時的隨機數種子。
參數seed必須是個整數,通常可以利用time(0)的返回值或NULL來當做seed。
如果每次seed都設相同值,rand()所產生的隨機數值每次就會一樣。
程序例:#include <iostream> using namespace std; #include <stdlib.h> #include <time.h> #define MIN 0 //隨機數產生的範圍 #define MAX 99 int main() { int i; srand((unsigned)time(NULL)); cout<<"Ten random numbers from "<<MIN<< " to "<<MAX<<" :/n"<<endl; for(i=0; i<10; i++) //產生隨機數 { cout<<MIN + rand() % (MAX + MIN - 1)<<"/t"; } cout<<endl; return 0; }
三、rand()和srand()的關係
rand()和srand()要一起使用,其中srand()用來初始化隨機數種子,rand()用來產生隨機數。
因爲默認情況下隨機數種子爲1,而相同的隨機數種子產生的隨機數是一樣的,失去了隨機性的意義,所以爲使每次得到的隨機數不一樣,用函數srand()初始化隨機數種子。srand()的參數,用time函數值(即當前時間),因爲兩次調用rand()函數的時間通常是不同的,這樣就可以保證隨機性了。
四、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 (結果值含a不含b)。
要取得[a,b]的隨機整數,使用(rand() % (b-a+1))+ a (結果值含a和b)。
要取得(a,b]的隨機整數,使用(rand() % (b-a))+ a + 1 (結果值不含a含b)。
(總的來說,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)。
五、產生相同的隨機數的原因
計算機的隨機數都是由僞隨機數,即是由小M多項式序列生成的,其中產生每個小序列都有一個初始值,即隨機種子。(注意: 小M多項式序列的週期是65535,即每次利用一個隨機種子生成的隨機數的週期是65535,當你取得65535個隨機數後它們又重複出現了。)
我們知道rand()函數可以用來產生隨機數,但是這不是真真意義上的隨機數,是一個僞隨機數,是根據一個數(我們可以稱它爲種子)爲基準以某個遞推公式推算出來的一系列數,當這系列數很大的時候,就符合正態公佈,從而相當於產生了隨機數,但這不是真正的隨機數,當計算機正常開機後,這個種子的值是定了的,除非你破壞了系統。
程序示例:
#include <iostream> using namespace std; #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { int i; for (i=0; i<10; i++) //產生10個隨機數 { cout<<rand()<<"/t"; } cout<<endl; return 0; }
每次運行得到相同的隨機序列:
41 18467 6334 26500 19169 15724 11478 41 18467 6334 26500 19169 15724 11478 29358 26962 24464
爲得到不同的隨機數序列,則需改變這個種子的值。方法:在開始產生隨機數前,調用一次srand(time(NULL))(注意:srand()一定要放在循環外面或者是循環調用的外面,否則的話得到的是相同的隨機數)。
程序示例:
#include <iostream> using namespace std; #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { int i; srand((unsigned)time(NULL)); //初始化隨機數種子 for (i=0; i<10; i++) //產生10個隨機數 { cout<<rand()<<"/t"; } cout<<endl; return 0; }
每次運行得到不同的隨機序列:
1294 18562 14141 18165 11910 29784 11070 13225 131 24405
1774 25714 18734 16528 20825 17189 9848 8899 2503 5375