C++雜談（三）產生隨機數與time函數

產生隨機數在程序中很有用，這篇文章簡單介紹一下產生隨機數的方法。

偽隨機數

使用標准庫<cstdlib>中的rand()函數產生隨機數。

#include<iostream>
#include<cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
    for (int i = 0; i < 3; i++) cout << rand()%10 << endl;//pesudo radom
    return 0;
}

表面上看，這段程序會產生三個隨機數，但一個有趣的事情是，每次程序運行時產生的數據都是相同的。

我每次運行的結果都如下：

可以看出，rand()函數並不會產生一個真正的隨機數。

要產生真正的隨機數，需要了解time函數。

time函數

<ctime>中的time函數可以返回一個時間。函數聲明如下

time_t time(
   time_t *timer 
);

參數timer是一個指針，指向時間的存儲位置。使用時參數可以為0。如果使用其他整數，比如1，會產生無法從int轉換成timme_t的錯誤。

#include<iostream>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
    cout << time(0)<<endl;
    return 0;
}

對於time函數的返回值，一把理解應該是當前的時間，但事實運行結果卻並不如所想。

事實上，這個結果便是當前時間，只是表示方法有所不同。這個值是從1970年1月1日午夜到現在的秒數。

真正的隨機數

<cstdlib>中產生用於真正隨機數的函數srand()。函數接受一個參數作為seed，用於控制rand()函數的算法。相同的seed會使rand()產生相同的結果。

所以，若要產生真正的隨機數，可以使用時間作為seed，這樣每次都會產生真正的隨機數了。

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
    srand(time(0));
    for (int i = 0; i < 3; i++) cout << rand() << endl;//truly random
    return 0;
}

這樣，在使用了stan()之后，rand便可產生真正的隨機數了。

控制隨機數的范圍

可以使用模運算來控制隨機數的范圍。下面代碼產生了[0,10)范圍的隨機數。

rand()%10;

一個例子，展示了這篇文章提及的函數。

#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
int main()
{
    cout << time(0)<<endl;//返回一個秒數
    for (int i = 0; i < 3; i++) cout << rand() << endl;//pesudo radom
    srand(time(0));
    for (int i = 0; i < 3; i++) cout << rand()%10 << endl;//truly random
    return 0;
}

首先輸出一個秒數。

接着輸出了3個隨機數，這三個隨機數每次都是相同的。

使用時間作為seed，rand()函數的返回值。

產生3個真隨機數，其范圍是[0,10)。