C語言的隨機數(shù)rand()函數(shù)詳解
在生活中很多場景下都需要產(chǎn)生隨機數(shù),比如抽獎,打牌,游戲等場景下就需要使用隨機數(shù)。在C語言標準庫函數(shù)里面有專門用來產(chǎn)生隨機數(shù)的函數(shù)rand,它的函數(shù)原型如下:
int __cdecl rand(void);
rand函數(shù)沒有參數(shù),它的返回值就是隨機數(shù)。下面通過一個簡單的例子來測試一下rand函數(shù)。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char** argv) { int i; i = rand(); printf("%d",i); return 0; }
直接調用rand函數(shù)產(chǎn)生一個隨機數(shù),并打印出來。運行結果如下:
此時生成的隨機數(shù)為41,下面多生產(chǎn)幾個隨機數(shù)看看。
通過一個for循環(huán)產(chǎn)生10個隨機數(shù),通過打印的結果可以看到第一個隨機數(shù)是41,其他后面9個數(shù)據(jù)都比較大。將隨機次數(shù)改為15,在測試一次。
此時產(chǎn)生了15個隨機數(shù),但是通過和產(chǎn)生10個隨機數(shù)相比可以發(fā)現(xiàn),這次產(chǎn)生的隨機數(shù)前面10個數(shù)字和上次一模一樣。將程序重新運行之后,產(chǎn)生的隨機數(shù)和上一次也一模一樣。
這時什么原因呢?難道隨機數(shù)生成函數(shù)rand出現(xiàn)了bug?
實際上通過rand函數(shù)產(chǎn)生的隨機數(shù)是偽隨機數(shù),它是根據(jù)一個數(shù)值然后通過公式計算出來一個值,將計算的結果作為隨機數(shù)返回。這個固定參考的數(shù)值就被稱為“種子”,每次計算機啟動時就會生成一個種子,然后在以后運行的過程中種子就不會在發(fā)生變化了。所以每次執(zhí)行rnad函數(shù)的時候,它參考值種子值都是固定的,因此每次生成的隨機數(shù)也就是固定的。如果要每次生成的隨機數(shù)不同,那么每次產(chǎn)生隨機數(shù)之前就需要改變種子的值。
種子的值是由srand函數(shù)來產(chǎn)生的
函數(shù)原型如下:
void __cdecl srand(unsigned int _Seed);
函數(shù)沒有返回值,它的參數(shù)就是需要設置的種子值。將修改種子的函數(shù)也添加到代碼中。
將種子值設置為10,然后生成10個隨機數(shù)。
將種子值設置為20,然后生成10個隨機數(shù)。
可以看到當種子的值發(fā)生變化后,生成的隨機數(shù)也就發(fā)生了變化。如果程序中需要重復的使用隨機的話,那么隨機種子的值就不能時一個定值,它必須時刻發(fā)生變化,這么生成的隨機數(shù)才能時刻發(fā)生變化。在系統(tǒng)中時刻發(fā)生變化的數(shù)字,首先能想到的就是時間,因為時間實時都在發(fā)生變化,不可能出現(xiàn)同樣的值。
那么就可以將獲取系統(tǒng)的時間,然后作為隨機數(shù)的種子。時間函數(shù)time原型如下:
__CRT_INLINE time_t __cdecl time(time_t *_Time) { return _time64(_Time); }
調用time函數(shù)后,它就會返回當前系統(tǒng)的時間的秒數(shù),它的參數(shù)可以直接設置為NULL。
調用time函數(shù)時,需要添加頭文件time.h。將時間值作為隨機種子,這樣每次生成的隨機數(shù)就會不同,但是通過上面的輸出結果可以看到,每次生成的隨機數(shù)大小都變化很大,如果要將隨機數(shù)的大小控制在一定范圍內(nèi)要怎么辦呢?
要控制數(shù)字的范圍,那么可以使用數(shù)學的取余數(shù)運算,如果要將生成的數(shù)字控制在10以內(nèi),那么對生成的數(shù)字除以10,然后取余數(shù)。這樣余數(shù)的大小就不會超過10。
這里對生成的隨機數(shù)除以100取余,這樣最后產(chǎn)生的隨機數(shù)都會在100以內(nèi)。
總結
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