rand（）,srand()產生隨機數

      rand()函數可以用來產生隨機數，但是這不是真正意義上的隨機數，是一個偽隨機數，是根據一個數，我們可以稱它為種子，為基准以某個遞推公式推算出來的一系數，當這系列數很大的時候，就符合正態公布，從而相當於產生了隨機數，但這不是真正的隨機數，當計算機正常開機后，這個種子的值是定了的，除非你破壞了系統，為了改變這個種子的值，C提供了 srand()函數，它的原形是void srand( int a).
      初始化隨機產生器既rand()函數的初始值，即使把種子的值改成a; 從這你可以看到通過sand()函數，我們是可以產生可以預見的隨機序列,那我們如何才能產生不可預見的隨機序列呢？我們可能常常需要這樣的隨機序列，是吧。利用srand((unsigned)time(NULL))是一種方法，因為每一次運行程序的時間是不同的.

      rand()會返回一隨機數值，范圍在0至RAND_MAX 間。返回0至RAND_MAX之間的隨機數值，RAND_MAX定義在stdlib.h，(其值至少為32767)，運算的結果是一個不定的數，要看你定義的變量類型，int整形的話就是32767。 在調用此函數產生隨機數前，必須先利用srand()設好隨機數種子，如果未設隨機數種子，rand()在調用時會自動設隨機數種子為1。一般用for語句來設置種子的個數。

現在的C編譯器都提供了一個基於ANSI標准的偽隨機數發生器函數，用來生成隨機數。它們就是rand()和srand()函數。這二個函數的工作過程如下：

• 1) 首先給srand()提供一個種子，它是一個unsigned int類型，其取值范圍從0~65535；
• 2) 然后調用rand()，它會根據提供給srand()的種子值返回一個隨機數(在0到32767之間)
• 3) 根據需要多次調用rand()，從而不間斷地得到新的隨機數；
• 4) 無論什么時候，都可以給srand()提供一個新的種子，從而進一步“隨機化”rand()的輸出結果。

可能大家都知道c語言中的隨機函數random，可是random函數並不是ANSI C標准，所以說，random函數不能在gcc，vc等編譯器下編譯通過。

random（）產生隨機數為0或1；

random（n）產生隨機數為0到n之間的一個隨機數；

rand（）產生0到32768之間的一個隨機數。

     需要首先使用隨機數“種子”初始化，srand函數。下面是0~32767之間的隨機數程序

＃i nclude <stdlib.h>
＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <time.h> //使用當前時鍾做種子

void main( void )
{
   int i;
   srand( (unsigned)time( NULL ) );//初始化隨機數

   /* 打印10個隨機數. */
     for( i = 0; i < 10;i++ )
        printf( " %d\n", rand() );
}       

范例 

/* 產生介於1 到10 間的隨機數值，此范例未設隨機數種子，完整的隨機數產生請參考srand（）*/

#include<stdlib.h> 
int  main() 
{ 
    int i,j; 
    for(i=0;i<10;i++) 
   { 
     j=1+(int)(10.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)); 
     printf("%d ",j); 
    } 
    return 0；
} 

執行結果： 
9 4 8 8 10 2 4 8 3 6 
9 4 8 8 10 2 4 8 3 6 

根據上面的程序可以很容易得到0~1之間的隨機數：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h> 
int main( )
{   int i;
    srand( (unsigned)time( NULL ) );  
       for( i = 0; i < 10;i++ )
            printf( "%5.2f\n", rand()/32767.0);
    return 0；
}

而產生1~100之間的隨機數可以這樣寫：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h> 
int main( )
{   int i;
    srand( (unsigned)time( NULL ) );  
       for( i = 0; i < 10;i++ )
            printf( "%d\n", rand()%100+1);
    return 0;
}

產生0--99之間的隨機數：

#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h> 
int main() 
{ 
   int i; 
   printf("Ten random numbers from 0 to 99\n\n"); 
   for(i=0; i<10; i++) 
      printf("%d\n", rand() % 100); 
   return 0; 
} 

 

如何產生設定范圍內的隨機數

    由於rand產生的隨機數從0到rand_max，而rand_max是一個很大的數，那么如何產生從X~Y的數呢？

    從X到Y，有Y－X＋1個數，所以要產生從X到Y的數，只需要這樣寫：

                         k=rand()%(Y-X+1)+X;

    這樣，就可以產生你想要的任何范圍內的隨機數了。

 

 

 

 

下面是搜回來的：

 

問題1: 怎樣獲得一個真正的隨機數？要知道，rand()是不能產生真正的隨機數的!即使不能產生真正的隨機數，也要大概接近呀！而rand()好象每次的隨機都一樣。

 

專家解答:

 

    之所以rand()每次的隨機數都一樣是因為rand()函數使用不正確。各種編程語言返回的隨機數（確切地說是偽隨機數）實際上都是根據遞推公式計算的一組數值，當序列足夠長，這組數值近似滿足均勻分布。如果計算偽隨機序列的初始數值（稱為種子）相同，則計算出來的偽隨機序列就是完全相同的。這個特性被有的軟件利用於加密和解密。加密時，可以用某個種子數生成一個偽隨機序列並對數據進行處理；解密時，再利用種子數生成一個偽隨機序列並對加密數據進行還原。這樣，對於不知道種子數的人要想解密就需要多費些事了。當然，這種完全相同的序列對於你來說是非常糟糕的。要解決這個問題，需要在每次產生隨機序列前，先指定不同的種子，這樣計算出來的隨機序列就不會完全相同了。你可以在調用rand()函數之前調用srand( (unsigned)time( NULL ) )，這樣以time函數值（即當前時間）作為種子數，因為兩次調用rand函數的時間通常是不同的，這樣就可以保證隨機性了。你也可以使用srand函數來人為指定種子數。Windows 9x/NT的游戲FreeCell就允許用戶指定種子數，這樣用戶如果一次游戲沒有成功，下次還可以以同樣的發牌結果再玩一次。

    

  問題2: 我按照上述方法並不能產生隨機數，僅產生公差為3或4的等差數列：

    #include <stdlib.h>

    #include <iostream.h>

    #include <conio.h>

    #include <time.h>

    void main()

    {

     for(int i=0;i<100000;i++)

     {

     srand( (unsigned)time( NULL ) );

     cout<<rand()<<endl;

     }

    }

專家解答：

   你的程序是有問題的，你每產生一個隨機數之前，都調用一次srand，而由於計算機運行很快，所以你每次用time得到的時間都是一樣的（time的時間精度較低，只有55ms）。這樣相當於使用同一個種子產生隨機序列，所以產生的隨機數總是相同的。你應該把srand放在循環外：

     srand( (unsigned)time( NULL ) );

     for(int i=0;i<100000;i++)

     {

     ／／相關語句

     }

 

 

C語言中可以使用rand()函數來生成一個從0到RAND_MAX的uniform分布。基於這個函數，我們可以構造出一些特定的隨機數生成器來滿足我們的需求。

（一）0到1的uniform分布：

//generate a random number in the range of [0,1]
double uniform_zero_to_one(){
    return (double)rand()/RAND_MAX;
}

（二）任意實數區間的uniform分布：

//generate a random real number in [start,end]
double uniform_real(double start,double end){
    double rate=(double)rand()/RAND_MAX;
    return start+(end-start)*rate;
}

（三）任意整數區間的uniform分布：

//generate a random integer number in [start,end)
int uniform_integer(int start,int end){
    int base=rand();
    if(base==RAND_MAX)
        return uniform_integer(start,end);
    int range=end-start;
    int remainder=RAND_MAX%range;
    int bucket=RAND_MAX/range;
    if(base<RAND_MAX-remainder)
        return start+base/bucket;
    else
        return uniform_integer(start,end);


}

這個函數要特別說明一下，平常時候我們都是用rand()%n來生成0到n-1的隨機數，但是按這種方法生成的分布並不是uniform的，更詳細的討論可以參見stackoverflow http://stackoverflow.com/questions/2509679/how-to-generate-a-random-number-from-within-a-range-c。另外，我這個函數也是從stackoverflow上獲得，不敢據為己有，此處只為和大家分享。

另外由於RAND_MAX只有32767，因此要生成比這個數更大的隨機數需要另外想辦法，理論上可以直接用0到1的uniform分布直接放縮，但實際效果不好。這里給出一種移位方式的實現。

（四）32bits的隨機數

//generate a random 32 bits integer number 
int rand32(){
    return ((rand()<<16)+(rand()<<1)+rand()%2);
}

有了32bits的隨機數生成方法，就可以構造32bits范圍內的隨機整數區間了，方法和之前16bits的情況一樣。

（五）32bits范圍內的隨機整數區間

//generate a random 32bits integer number in [start,end)
 int uniform_integer_32(int start,int end){
     int base=rand32();
    if(base==RAND32_MAX)
        return uniform_integer_32(start,end);
    int range=end-start;
    int remainder=RAND32_MAX%range;
    int bucket=RAND32_MAX/range;
    if(base<RAND32_MAX-remainder)
        return start+base/bucket;
    else
        return uniform_integer_32(start,end);
}

這里RAND32_MAX定義為0x7fffffff。

除此之外，利用rand()函數構造任意分布的隨機數也是個值得探討的問題。

理論上可以通過(0,1)的uniform分布，加上標准采樣方法（sampling）獲得。但是實現還是不那么容易的。之前在CSDN上看到有人推薦Intel MKL庫（Intel MKL Vector Statistical Library (VSL) is a collection of 9 random number generators and 22 probability distributions that deliver significant performance improvements in physics, chemistry, and financial analysis.）這個庫包括了常見的隨機數生成器，以及可以生成常見的隨機數分布。

偽隨機數其實是一個很值得研究的課題，這里只是拋磚引玉，歡迎討論，歡迎提出更好的方法。

續一：在本文發布后，有人提出來boost庫有關於隨機數的東西，我查了一下，確實如此。這里給出boost庫隨機數文檔的鏈接：http://www.boost.org/doc/libs/1_35_0/libs/random/index.html

續二：C++ 11開始標准庫也自帶了隨機數的函數，詳細請參見相關文檔：http://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/random/uniform_int_distribution