一種快速可預製的隨機數組產生方法

本文介紹了一種簡單、快捷、實用的隨機數組產生方法，經調試通過。附件爲全部程序代碼請審閱。

 

　　在工程軟件的設計和安全系統設計中，建立模型、產生密碼經常需要使用到隨機數組。然而計算機不會產生絕對隨機的隨機數，計算機只能產生“僞隨機數”。其實絕對隨機的隨機數只是一種理想的隨機數，即使計算機怎樣發展，它也不會產生一串絕對隨機的隨機數。計算機只能生成相對的隨機數，即僞隨機數。
　　僞隨機數並不是假隨機數，而是指有規律的數，事實上都是由計算機經過一定的算法計算得到的。大家常用的方法是根據一個給定的數作爲種子，如採用變化的時間作爲種子，調用srand((unsigned)time(NULL))後執行rand()從而獲得一個隨機數。很顯然，相同或相近的種子得到的隨機數將會是完全一樣或互相接近。
　　因此要產生真正意義的隨機數，那麼種子首先必須是隨機的。隨機的種子可以通過外接的硬件隨機發生器產生，據說最新的intel處理器即採用了讀取cpu上熱噪聲的方法來獲取隨機數。當無法利用硬件的隨機發生器時，我們常採用的辦法是，在兩次調用srand((unsigned)time(NULL))之間加入一定時間的延時。但當需要產生一個很大的隨機數組時，這種延時是漫長而不可忍受的。而且事實上由於延時具有規律性，產生的隨機數也不那麼隨機。
　　一種容易想到的產生隨機數組的方法是設計出複雜的算法，從而減小數組結果的規律性。這種方法需要很高的技巧，也不太適合一般程序的調用。
　　此外，在很多情況下，我們不僅要求產生隨機的數組，同時還對產生的數組有統計規律上的要求。如必須服從正態分佈，均勻分佈等。簡單的調用srand和rand函數無法滿足需要。
Matlab是一種功能強大的工程數學軟件，利用其隨機數組產生模塊，我們能很容易的得到服從各種分佈形式的大數組，其隨機數產生的原理即是基於複雜的算法的。因此我們自然想到利用matlab產生的隨機數表來作爲隨機數池，從中獲得我們所需要的隨機數組。
　　本隨機數組產生方法由三部分組成：其一是txt文件的隨機數池，這裏我利用matlab產生1000個服從正態分佈的隨機數，10個一排，每兩個數字之間間隔3個空格，行首3個空格存爲文本文檔，第一個數序號爲0，然後按先行後列序號依次排列到999；其二和三分別是從隨機數池中撈取隨機數的函數類的.h文件和.cpp文件。
　　在撈取隨機函數的函數類中，定義CStdioFile的file1，打開作爲隨機數池的txt文檔。首先以時間作爲種子，產生一個0－999的隨機數，讀取隨機數池中從以這個值爲序號的開始的數，直到讀夠所需的隨機數組。序號如果超出數池的範圍則跳到數池的開始，繼續讀取。
　　調用本函數類，需要輸入int m_Collect_Times,double *a_Random,int m_Txt_Line,int m_Txt_Row,int m_Txt_Spacing分別代表取點個數、取得的隨機數組的存儲位置、隨機數池行數、列數、數池中兩數間空格個數。並將"C://Yg//Debug//ramdom1000txt"改爲你的隨機數池文件的位置，" "中的空格數改爲你所使用的空格數。

下面爲本函數類中的主要函數代碼： 

void CRandomArrayFromTxt::GetRandomArrayFromTxt(int m_Collect_Times,
double *a_Random,
int m_Txt_Line,
                                             int m_Txt_Row,
int m_Txt_Spacing)
{

    int m,mx,my,cl;    
    srand((unsigned)time(NULL));  // 生成時間種子
    m=rand()%m_Txt_Line;          // 返回一個0-m_Txt_Line-1的隨機數,即查表的起始位置
    mx=m%m_Txt_Row;               // 查表起始位置的列號，文件頭爲0行0列
    my=m/m_Txt_Row;               // 查表起始位置的行號

    cl=(m_Collect_Times+mx-1)/m_Txt_Row+1;  // 需要從數表中讀取的行數

    // 打開txt文本的數表。    
    CStdioFile file1( "C://Yg//Debug//ramdom1000.txt",
Cfile::modeNoTruncate | Cfile::modeRead | Cfile::typeText);

    CString strc;    
    int ct=0;  // 用於記錄當前已經取得的隨機數個數
    for(m=0;m<my;m++)
    {
        file1.ReadString(strc);
    }

    // 取出有用的行，直到取夠爲之
    for(int n=0;n<cl;n++)  
    {  
if(n+my==m_Txt_Line)
file1.SeekToBegin();

// 數表不夠長，重新定位到文件頭
file1.ReadString(strc);

         if(n==0) // 如果是取得的第一行
{
          int aw1,aw2;
         aw1=strc.GetLength();
         for(m=0;m<mx+1;m++)  // 過掉前面無用的空格
{
     aw1=strc.GetLength();
     aw2=strc.Find("   "); // 找到作爲間隔的前三個空格所在位置
     strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing); // 取這三個空格右邊的所有字符串
}

         // 下面取出剩下的字符串中每三個空格前面的字符串，就是所要查一個數據
for(m=0;m<m_Txt_Row-mx&&ct<m_Collect_Times;m++)  
{
              aw2=strc.Find("  ");// 找到作爲間隔的後三個空格所在位置
              if(mx==m_Txt_Row-1||m==m_Txt_Row-mx-1)
a_Random[ct]=atof(strc);
     else
                  a_Random[ct]=atof(strc.Left(aw2)); // 保存數據到數組
     aw1=strc.GetLength();  
     aw2=strc.Find("   ");   // 找到作爲間隔的前三個空格所在位置
     strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing); // 取這三個空格右邊的所有字符串
     ct++;
}  
}
         else
         {
GetRandomArrayFromALine(strc,a_Random,
m_Collect_Times,
m_Txt_Row,
m_Txt_Spacing,
ct); 
                 ct+=m_Txt_Row;
}  
    }
    file1.Close();
}

///////////////////////
// 從一行中取出數字
///////////////////////
void CRandomArrayFromTxt::GetRandomArrayFromALine(CString strc,
              double *a_Random,
     int m_Collect_Times,
     int m_Txt_Row,
     int m_Txt_Spacing,
     int ct)
{
    int aw1,aw2;
    aw1=strc.GetLength();
    aw2=strc.Find("   ");
    strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing); // 取這三個空格右邊的所有字符串
    for(int m=0;m<m_Txt_Row&&ct<m_Collect_Times;m++)
    {
        aw2=strc.Find("   ");
        if(m==m_Txt_Row-1)
            a_Random[ct]=atof(strc); 
else
            a_Random[ct]=atof(strc.Left(aw2));// 保存數據到數組
        aw1=strc.GetLength(); 
aw2=strc.Find("   ");// 找到作爲間隔的前三個空格所在位置
        strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing); // 取這三個空格右邊的所有字符串
ct++;
    }
}