西安网站建设公司 云阔,建站开发软件,北京建筑职业培训网,做模具行业的网站c语言中可以用rand()函数生成随机数#xff0c;今天来探讨一下rand()函数的基本用法和实际应用。
本系列文章共分两讲#xff0c;今天主要介绍一下伪随机数生成的原理#xff0c;以及在伪随机数生成的基础上#xff0c;生成随机数的技巧#xff0c;下一讲主要介绍无重复随…c语言中可以用rand()函数生成随机数今天来探讨一下rand()函数的基本用法和实际应用。
本系列文章共分两讲今天主要介绍一下伪随机数生成的原理以及在伪随机数生成的基础上生成随机数的技巧下一讲主要介绍无重复随机数生成的方法和舒尔特方格数字生成的实例。本文采用循序渐进的方式逐步介绍并且贴上了实际测试的代码和结果。有不详和不实之处请各位大神批评指正。 目录
一、rand()函数的几个要点
1、rand()函数所在库
2、rand()函数的范围
3、rand()函数为伪随机数
4、线性同余算法简介
二、rand()函数的基本使用技巧
1、单独使用
2、配合srand()函数使用
(1)srand()函数原型
(2)所在库也是cstdlib
(3)srand()的作用
3、配合time()或getpid()使用
(1)time(NULL)函数
(2)getpid()函数
三、rand()函数的扩展功能
1、生成0~n(n1)随机整数
2、生成n~m(n1)范围内的随机整数,m-n 一、rand()函数的几个要点
1、rand()函数所在库
rand()函数原型int rand(void);
所在的库为cstdlib所以使用时需要引入cstdlib头文件。
2、rand()函数的范围
当为int型时随机数的范围为0~32767。
3、rand()函数为伪随机数
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。
4、线性同余算法简介
线性同余算法是一种迭代算法每次迭代计算出的结果就是伪随机数其迭代公式为 (1)
式中
为第次迭代值
为第次迭代值
、为常数
为随机数范围(由rand()数据类型确定如果为int则为32768)
公式第一次迭代 所用的为初始值也称为种子(seed)也就是当、、都确定后随机数的序列是由值决定的而系统默认其值为1。
二、rand()函数的基本使用技巧
1、单独使用
单独使用rand()函数示例代码如下
#include iostream
#include cstdlib
#include windows.h
using namespace std;int main()
{while(1){coutrand()endl;Sleep(1000); }
}
经过多次测试发现这样一个规律每次运行程序时产生的随机数序列都是一样的都固定不变为[41,18467,6334,26500,...]如下图所示。因为我们在程序中没有设定而系统默认值为1所以根据(1)式算出来的为随机数序列值都是一样的。
41
18467
6334
26500
19169
15724
11478
29358
26962
24464
5705
28145
23281
16827
9961
491
2、配合srand()函数使用
(1)srand()函数原型
void srand (usigned int seed)
(2)所在库也是cstdlib
(3)srand()的作用
用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。参数seed是整数当改变seed值时产生的伪随机数序列就会发生改变。在程序中设定seed0如下所示。
#include iostream
#include cstdlib
#include windows.h
using namespace std;int main()
{while(1){srand(0);coutrand()endl;Sleep(1000); }
}
运行程序后发现伪随机数序列发生变化了如下图所示。
38
7719
21238
2437
8855
11797
8365
32285
10450
306123、配合time()或getpid()使用
使用srand()函数改变seed数值可以改变伪随机数的序列。每次要想生成不同的伪随机数序列就要手动改变seed值也不是很方便。所以最好的办法是每次运行程序seed值都可以自动改变。通常可以利用time(NULL)或getpid()的返回值作为seed。
(1)time(NULL)函数
time(NULL)的返回值为当前时间的时间戳(以秒为单位)比如2023-8-2 17:19:04对应的时间戳数值为1690967944。所以每次运行时间不一样通过srand()函数给rand()函数设定的seed的值也不一样因此产生的随机数序列也就不一样了。
#include iostream
#include cstdlib
#include ctime
#include windows.husing namespace std;int main()
{srand(time(NULL));while(1){coutrand()endl;Sleep(1000);}}
下边是两次运行的结果可见产生的随机序列不一样了。
28572
10647
18752
10924
2469
21939
7821
17697
30059
16936
9742
13113
23443
17313
28729
2282
24264
19083
6048
13814
26147
8260
3416
16741
2642
15228
4765
25104
30495
26600
(2)getpid()函数
getpid是一种函数功能是取得进程识别码许多程序利用取到的此值来建立临时文件以避免临时文件相同带来的问题。
getpid()函数需要引入的头文件有stdio.h、unistd.h和sys/types.h。
调试程序代码如下
#include iostream
#include cstdlib
#include windows.h
#include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
using namespace std;int main()
{srand(getpid())while(1){coutrand()endlSleep(1000); }
}
分别执行两次程序生成的伪代码随机数序列也不相同结果如下
5721
5487
18939
28251
29922
6470
2914
16807
14781
32440
28228 15685
28899
30711
4193
17378
25105
4253
4132
15548
3930
16509
23440
17039
getpid函数与time(NULL)函数不同之处是
第一、time(NULL)获取的是时间戳值所以与程序的进程无关无论进程相同还是不同只要调取函数的时间不一样那么生成的seed值就不一样。
第二、getpid函数是程序的进程识别码所以在同一个程序的进程内多次调用函数生成的seed值是一样的。只有在不同的进程内调用seed值才会改变。
三、rand()函数的扩展功能
1、生成0~n(n1)随机整数
rand()函数生成的随机数范围为0~32767那么要想让范围变为0~m(m32767)只需要用rand()对m1求余即可。
#include iostream
#include cstdlib
#include ctime
#include windows.h
#include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
using namespace std;int main()
{int m;cinm;
// srand(getpid());srand(time(NULL));while(1){coutrand()%(m1)endl;Sleep(1000);}}
2、生成n~m(nm,m-n1)范围内的随机整数
要想让rand()函数生成的随机数范围为n~m(nm,m-n1)只需要用rand()对(m-n1)求余再加n即可。
#include iostream
#include cstdlib
#include ctime
#include windows.h
#include stdio.h
#include unistd.h
#include sys/types.h
using namespace std;int main()
{int m,n;cinnm;
// srand(getpid());srand(time(NULL));while(1){coutrand()%(m-n1)nendl;Sleep(1000);}}
未完待续
