一文学会随机函数rand()和srand()的用法

- 日理万妓 2022-10-11 00:47 150阅读 0赞

### C/C++ 随机数生成 ###

*   *  先了解种子seed
     *  rand()函数
     *  srand()函数
     *  产生随机数的步骤
     *   *  实例练习

## 先了解种子seed ##

*  随机数种子作用  
    （random seed)在伪随机数生成器中用于生成伪随机数的初始数值。对于一个伪随机数生成器，从相同的随机数种子出发，可以得到相同的随机数序列。也就是说只要计算方法一定，随机种子一定，那么产生的随机数就不会变。随机种子来自系统时钟，如当前的时间。

现在了解了关于随机数种子的概念，下面开始了解随机函数`rand()`和`srand()`的用法与区别吧  
先来看通过调用这两个函数产生随机数的两组结果

//rand() Output1: 
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    1804289383
    846930886
    1681692777
    1714636915
    1957747793
    
    //rand() Output2: 
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    1804289383
    846930886
    1681692777
    1714636915
    1957747793
    
    可以看出通过rand()这个方式生成的随即数其实并不是随机的

//srand() Output1:
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    1160253025
    2061887090
    750313937
    1344018521
    551740390
    
    //srand() Output2:
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    332333374
    272865263
    1858799826
    198624662
    2079768438
    
    可以看出通过srand()这个方式生成的随机数是随机的

## rand()函数 ##

所在头文件：
    # include stdlib.h / cstdlib
    功能: 随机数发生器
    声明:
    int rand(void)
    
    无参数，返回值是整型。
    
    rand() 产生的是伪随机数字，它不是真的随机数,每次执行时是相同的。
    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。

**上面运行结果的程序代码：**

编写程序，调用 rand 函数生成五个随机数（一）
    #include <iostream>
    #include <cstdlib>
    using namespace std;
    int main()
    { 
    int i;
    cout << "On this computer, the RAND_MAX is: " << RAND_MAX << ".\n";
    cout << "Five numbers the rand function generates as follows:\n";
    for( i = 0; i < 5; i++ )
    cout << rand() << endl;
    cout << endl;
    return 0;
    }

## srand()函数 ##

所在头文件：
    # include stdlib.h / cstdlib
    功能: 随机数发生器
    声明:
    void srand(unsigned int seed)
    
    参数 seed 是一个整型值，用于伪随机数生成算法播种。无返回值。
    
    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，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。
    
    刚才说种子seed作用时提到随机种子来自系统时钟，如当前的时间。
    那么，如何使用当前时钟作为随机数种子？
    rand() 产生的随机数在每次运行的时候都是与上一次相同的。若要不同, 只需要用函数 srand() 进行一次初始化。
    可以利用 srand((unsigned int)(time(NULL)) 的方法，产生不同的随机数种子，因为每一次运行程序的时间是不同的。

**上面运行结果的程序代码：**

编写程序，调用 rand 函数生成五个随机数（二）
    #include <iostream>
    #include <cstdlib>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    int main()
    { 
    int i;
    cout << "On this computer, the RAND_MAX is: " << RAND_MAX << ".\n";
    cout << "Five numbers the rand function generates as follows:\n";
    srand( (int)time(0) );			//调用一次，确保触发随机数的初始值不一样
    for( i = 0; i < 5; i++ )
    cout << rand() << endl;
    cout << "\n";
    return 0;
    }

## 产生随机数的步骤 ##

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()`的种子值返回一个真正的随机数(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()`提供一个新的种子值，从而进一步"随机化"`rand()`的输出结果。

### 实例练习 ###

通过下面这两段代码程序 能让你更清楚初始值seed设定的作用

#include <iostream>
    #include <cstdlib>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    int main()
    { 
    int i;
    time_t t;
    unsigned int seed;
    cout << "On this computer, the RAND_MAX is: " << RAND_MAX << ".\n";
    cout << "Five numbers the rand function generates as follows:\n";
    
                                                  //seed通过time(t)产生，为当前时间，所以每次运行的seed初始值不同
    seed = time(&t); //time_t time(time_t *__timer) Return the current time and put it in *TIMER if TIMER is not NULL.
    cout << "srand() seed is: "<< seed <<".\n";
    cout <<"timer is :" << t << endl;
    srand((unsigned)time(&t)); //void srand(unsigned int __seed) Seed the random number generator with the given number.
    
    for( i = 0; i < 5; i++ ){ 
        cout << rand() << endl;
        cout << "\n";
    }
    
    return 0;
    }
    
    Outout1
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    srand() seed is: 1624948182.                       ///第一次运行seed是由时间函数返回的当前时间
    timer is :1624948182
    1603285002
    795417619
    748917136
    703808517
    1097324855
    
    Output2
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    srand() seed is: 1624948291.                     ///第二次运行seed是由时间函数返回的当前时间，两次的seed值不一样
    timer is :1624948291
    1739366377
    
    1922270364
    
    724888365
    
    1545253715
    
    1759853765

#include <iostream>
    #include <cstdlib>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    int main()
    { 
    int i;
    unsigned int seed;
    cout << "On this computer, the RAND_MAX is: " << RAND_MAX << ".\n";
    cout << "Five numbers the rand function generates as follows:\n";
    
    
    seed = 2;                                       ///seed赋值为2
    cout << "srand() seed is: "<< seed <<".\n";
    srand((unsigned)seed); //void srand(unsigned int __seed) Seed the random number generator with the given number.
    
    for( i = 0; i < 5; i++ ){ 
        cout << rand() << endl;
        cout << "\n";
    }
    
    return 0;
    
    
    Outout1
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    srand() seed is: 2.                                ///第一次运行seed是人为定义的，值为2
    1505335290
    
    1738766719
    
    190686788
    
    260874575
    
    747983061
    
    Output2
    On this computer, the RAND_MAX is: 2147483647.
    Five numbers the rand function generates as follows:
    srand() seed is: 2.                              //第二次运行seed值依然为2，不变
    1505335290
    
    1738766719
    
    190686788
    
    260874575
    
    747983061
    }