• C++随机数(rand和srand)函数用法详解(二)


    历史悠久的rand()

    我们会使用从C继承而来的 int rand(); 函数作为随机数发生器,该随机数的范围为[0, RAND_MAX],其中 RAND_MAX 是 <stdlib.h> 中通过宏定义的一个常量,在C和C++标准中,均为“不低于32767的正整数”,大部分编译器都使用了32767作为 RAND_MAX。

    如果我们要使用它的话,需要注意的是,这个rand虽然随机性较好,但一般的用法 rand() % RANGE 很容易造成不均匀的随机结果,例如当 #define RAND_MAX 32767; RANGE = 1000; 时,[0, 767]范围内的概率要比[768, 999]范围内的概率大,这是因为随机数的区间[0, 32767]中最后的那部分[32000, 32767],由于缺少了[32768, 32999],故 rand() % RANGE 落在[0, 767]的概率要更大。

    解决方式也很简单,先将随机结果转化为浮点型,再按比例缩放为整形: int(((double)rand() / (RAND_MAX + 1)) * RANGE) ,这个方法可以解决上面的问题,但由于计算过程很可能造成精度损失,最终又会带来新的不平均。

    为了不总是生成同样的随机序列,一般会使用 void srand(unsigned int seed); 初始化随机数发生器,如果我们要生成固定序列的随机数,使用同样的随机数种子就好,如果需要更加的随机一些,使用 <ctime> 中的 clock_t clock(); 是个不错的选择,因为它的返回值是系统时间的整型表达,精度为毫秒,能达到比较强的随机性。

    随机数

    计算机的随机数都是由伪随机数,即是由小M多项式序列生成的,其中产生每个小序列都有一个初始值,即随机种子。(注意: 小M多项式序列的周期是65535,即每次利用一个随机种子生成的随机数的周期是65535,当你取得65535个随机数后它们又重复出现了。)

    我们知道rand()函数可以用来产生随机数,但是这不是真正意义上的随机数,是一个伪随机数,是根据一个数(我们可以称它为种子)为基准以某个递推公式推算出来的一系列数,当这系列数很大的时候,就符合正态公布,从而相当于产生了随机数,但这不是真正的随机数,当计算机正常开机后,这个种子的值是定了的,除非你破坏了系统。

    函数说明:

    一、rand()

      函数名:   rand   
      功   能:   随机数发生器 
      用   法:   int rand(void);  

      所在头文件: stdlib.h

      函数说明 :

    • rand()的内部实现是用线性同余法做的,它不是真的随机数,因其周期特别长,故在一定的范围里可看成是随机的。
    • rand()返回一随机数值的范围在0至RAND_MAX 间。RAND_MAX的范围最少是在32767之间(int)。用 unsigned int 双字节是65535,四字节是4294967295的整数范围。0~RAND_MAX每个数字被选中的机率是相同的。
    • 用户未设定随机数种子时,系统默认的随机数种子为1。
    • rand()产生的是伪随机数字,每次执行时是相同的;若要不同,用函数srand()初始化它。

     程序例:

    #include <iostream>  
    using namespace std;  
    #include   <stdlib.h>      
    #include   <time.h>   
    #define MIN 1    //随机数产生的范围      
    #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++)          //产生随机数  
        {  
            cout<<MIN + (int)MAX * rand() / (RAND_MAX + 1)<<"/t";   
        }  
        cout<<endl;  
        return   0;     
    }   

    二、srand()

      函数名:   srand   
      功   能:   初始化随机数发生器   
      用   法:   void srand(unsigned  int  seed);  
      所在头文件: stdlib.h  
      函数说明:

    • srand()用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。
    • 参数seed必须是个整数,通常可以利用time(0)的返回值或time(NULL)来当做seed。
    • 如果每次seed都设相同值,rand()所产生的随机数值每次就会一样。

      程序例: 

    #include <iostream>  
    using namespace std;  
    #include   <stdlib.h>      
    #include   <time.h>   
    #define MIN 0    //随机数产生的范围      
    #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++)          //产生随机数  
        {  
            cout<<MIN + rand() % (MAX + MIN - 1)<<"/t";   
        }  
        cout<<endl;  
        return   0;     
    }   

    三、产生随机数的用法

    1) 给srand()提供一个种子,它是一个unsigned int类型; 
    2) 调用rand(),它会根据提供给srand()的种子值返回一个随机数(在0到RAND_MAX之间); 
    3) 根据需要多次调用rand(),从而不间断地得到新的随机数; 
    4) 无论什么时候,都可以给srand()提供一个新的种子,从而进一步“随机化”rand()的输出结果。

    四、rand()和srand()的关系

          rand()和srand()要一起使用,其中srand()用来初始化随机数种子,rand()用来产生随机数。

          因为默认情况下随机数种子为1,而相同的随机数种子产生的随机数是一样的,失去了随机性的意义,所以为使每次得到的随机数不一样,用函数srand()初始化随机数种子。srand()的参数,用time函数值(即当前时间),因为两次调用rand()函数的时间通常是不同的,这样就可以保证随机性了。

    五、产生一定范围随机数的通用表示公式

    • 要取得[a,b)的随机整数,使用(rand() % (b-a))+ a (结果值含a不含b)。
    • 要取得[a,b]的随机整数,使用(rand() % (b-a+1))+ a (结果值含a和b)。
    • 要取得(a,b]的随机整数,使用(rand() % (b-a))+ a + 1 (结果值不含a含b)。

          (总的来说,通用公式:a + rand() % n ;其中的a是起始值,n是整数的范围)

    • 要取得a到b之间的随机整数,另一种表示:a + (int)b * rand() / (RAND_MAX + 1)。
    • 要取得0~1之间的浮点数,可以使用rand() / double(RAND_MAX)。

    六、产生相同的随机数的原因

    计算机的随机数都是由伪随机数,即是由小M多项式序列生成的,其中产生每个小序列都有一个初始值,即随机种子。(注意: 小M多项式序列的周期是65535,即每次利用一个随机种子生成的随机数的周期是65535,当你取得65535个随机数后它们又重复出现了。)  

    我们知道rand()函数可以用来产生随机数,但是这不是真真意义上的随机数,是一个伪随机数,是根据一个数(我们可以称它为种子)为基准以某个递推公式推算出来的一系列数,当这系列数很大的时候,就符合正态公布,从而相当于产生了随机数,但这不是真正的随机数,当计算机正常开机后,这个种子的值是定了的,除非你破坏了系统。 

    #include <iostream>  
    using namespace std;  
    #include <stdlib.h>  
    #include <time.h>  
      
    int main()  
    {  
        int i;  
        for (i=0; i<10; i++)      //产生10个随机数  
        {  
            cout<<rand()<<"	";  
        }  
        cout<<endl;  
        return 0;  
    }  

    每次运行得到相同的随机序列:

    41      18467   6334    26500   19169   15724   11478   29358   26962   24464

    41      18467   6334    26500   19169   15724   11478   29358   26962   24464

     为得到不同的随机数序列,则需改变这个种子的值。方法:在开始产生随机数前,调用一次srand(time(NULL))(注意:srand()一定要放在循环外面或者是循环调用的外面,否则的话得到的是相同的随机数)。

    #include <iostream>  
    using namespace std;  
    #include <stdlib.h>  
    #include <time.h>  
      
    int main()  
    {  
        int i;  
        srand((unsigned)time(NULL)); //初始化随机数种子  
        for (i=0; i<10; i++)         //产生10个随机数  
        {  
            cout<<rand()<<"	";  
        }  
        cout<<endl;  
        return 0;  
    }  

    每次运行得到不同的随机序列:

    5883    25094   30163   32464   27936   17160   26803   9146    18430   3800

    5994    30092   14953   31416   18184   19597   1554    7923    22768   24142

    C/C++怎样产生随机数:这里要用到的是rand()函数和srand()函数,C/C++里没有自带的random(int number)函数。

    C++中不能使用random()函数

    random函数不是ANSI C标准,不能在gcc,vc等编译器下编译通过。但在C语言中int random(num)可以这样使用,它返回的是0至num-1的一个随机数。 可改用C++下的rand函数来实现。

     1、C++标准函数库提供一随机数生成器rand,返回0-RAND_MAX之间均匀分布的伪随机整数。 RAND_MAX必须至少为32767。rand()函数不接受参数,默认以1为种子(即起始值)。 随机数生成器总是以相同的种子开始,所以形成的伪随机数列也相同,失去了随机意义。(但这样便于程序调试) 

    2、C++中另一函数srand(),可以指定不同的数(无符号整数变元)为种子。但是如果种子相同,伪随机数列也相同。一个办法是让用户输入种子,但是仍然不理想。 

    3、 比较理想的是用变化的数,比如时间来作为随机数生成器的种子。 time的值每时每刻都不同。所以种子不同,所以,产生的随机数也不同。 

    参考:https://www.cnblogs.com/VVingerfly/p/5990714.html

               https://blog.csdn.net/zhao_fu_lu/article/details/25510429

               

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/oneDongHua/p/14264042.html
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