今天看了同事寫的小程序,發現了其中出現了srand()和rand()這兩個我以前沒有用過的函數,當然從名字可以看出肯定能隨機數有關,於是網查資料知這兩個函數配合一起使用來產生隨機數的,哈哈,又長知識了,現將這兩個函數的使用貼過來,以備以后查看使用。
這兩個幫助生成偽隨機數的函數包含在標准庫 <cstdlib>中,所以首先需在頭文件中包含進來。
注意:在C語言中包含在標准庫<stdlib.h>中。
函數一:int rand(void);
從srand (seed)中指定的seed開始,返回一個[seed, RAND_MAX(0x7fff))間的隨機整數。
函數二:void srand(unsigned seed);
參數seed是rand()的種子,用來初始化rand()的起始值。
用法:它需要提供一個種子,這個種子會對應一個隨機數,如果使用相同的種子后面的rand()函數會出現一樣的隨機數。如: srand(1); 直接使用1來初始化種子。不過為了防止隨機數每次重復常常使用系統時間來初始化,即使用 time函數來獲得系統時間,它的返回值為從 00:00:00 GMT, January 1, 1970 到現在所持續的秒數,然后將time_t型數據轉化為(unsigned)型再傳給srand函數,即: srand((unsigned) time(&t)); 還有一個經常用法,不需要定義time_t型t變量,即: srand((unsigned) time(NULL)); 直接傳入一個空指針,因為你的程序中往往並不需要經過參數獲得的t數據。srand((int)getpid()); 使用程序的ID(getpid())來作為初始化種子,在同一個程序中這個種子是固定的。
可以認為rand()在每次被調用的時候,它會查看:
1) 如果用戶在此之前調用過srand(seed),給seed指定了一個值,那么它會自動調用 srand(seed)一次來初始化它的起始值。
2) 如果用戶在此之前沒有調用過srand(seed),它會自動調用srand(1)一次。
根據上面的第一點我們可以得出:
1) 如果希望rand()在每次程序運行時產生的值都不一樣,必須給srand(seed)中的seed一個變值,這個變值必須在每次程序運行時都不一樣(比如到目前為止流逝的時間)。
2) 否則,如果給seed指定的是一個定值,那么每次程序運行時rand()產生的值都會一樣,雖然這個值會是[seed, RAND_MAX(0x7fff))之間的一個隨機取得的值。
3) 如果在調用rand()之前沒有調用過srand(seed),效果將和調用了srand(1)再調用rand()一樣(1也是一個定值)。
舉幾個例子,假設我們要取得0~6之間的隨機整數(不含6本身):
例一,不指定seed:
for(int i=0;i <10;i++){
ran_num=rand() % 6;
cout < <ran_num < < " ";
}
每次運行都將輸出:5 5 4 4 5 4 0 0 4 2
例二,指定seed為定值1:
srand(1);
for(int i=0;i <10;i++){
ran_num=rand() % 6;
cout < <ran_num < < " ";
}
每次運行都將輸出:5 5 4 4 5 4 0 0 4 2
跟例子一的結果完全一樣。
例三,指定seed為定值6:
srand(6);
for(int i=0;i <10;i++){
ran_num=rand() % 6;
cout < <ran_num < < " ";
}
每次運行都將輸出:4 1 5 1 4 3 4 4 2 2
隨機值也是在[0,6)之間,隨得的值跟srand(1)不同,但是每次運行的結果都相同。
例四,指定seed為當前系統流逝了的時間(單位為秒):time_t time(0):
#include <ctime>
//…
srand((unsigned)time(0));
for(int i=0;i <10;i++){
ran_num=rand() % 6;
cout < <ran_num < < " ";
}
第一次運行時輸出:0 1 5 4 5 0 2 3 4 2
第二次:3 2 3 0 3 5 5 2 2 3
總之,每次運行結果將不一樣,因為每次啟動程序的時刻都不同(間隔須大於1秒?見下)。
關於time_t time(0):
time_t被定義為長整型,它返回從1970年1月1日零時零分零秒到目前為止所經過的時間,單位為秒。比如假設輸出:
cout < <time(0);
值約為1169174701,約等於37(年)乘365(天)乘24(小時)乘3600(秒)(月日沒算)。
另外,關於ran_num = rand() % 6,
將rand()的返回值與6求模是必須的,這樣才能確保目的隨機數落在[0,6)之間,否則rand()的返回值本身可能是很巨大的。
一個通用的公式是:
要取得[a,b)之間的隨機整數,使用(rand() % (b-a))+ a (結果值將含a不含b)。
在a為0的情況下,簡寫為rand() % b。
最后,關於偽隨機浮點數:
用rand() / double(RAND_MAX)可以取得0~1之間的浮點數(注意,不同於整型時候的公式,是除以,不是求模),舉例:
double ran_numf=0.0;
srand((unsigned)time(0));
for(int i=0;i <10;i++){
ran_numf = rand() / (double)(RAND_MAX);
cout < <ran_numf < < " ";
}
運行結果為:0.716636,0.457725,…等10個0~1之間的浮點數,每次結果都不同。
如果想取更大范圍的隨機浮點數,比如1~10,可以將
rand() /(double)(RAND_MAX) 改為 rand() /(double)(RAND_MAX/10)
運行結果為:7.19362,6.45775,…等10個1~10之間的浮點數,每次結果都不同。
至於100,1000的情況,如此類推。
以上不是偽隨機浮點數最好的實現方法,不過可以將就着用用…