c++隨機數
C++ 提供了一組函數以生成和使用隨機數字。隨機數字就是從一組可能的值中進行隨機選擇而獲得的一個值。該組中的值都有相同的被選中的幾率。
C++ 庫有一個名為 rand() 的函數，每次調用該函數都將返回一個非負整數。要使用 rand() 函數，必須在程序中包含 cstdlib 頭文件。以下是其用法示例：
randomNum = rand();
但是，該函數返回的數字其實是偽隨機數。這意味着它們具有隨機數的表現和屬性，但實際上並不是隨機的，它們實際上是用算法生成的。
該算法需要一個起始值，稱為種子，以生成數字。如果沒有給出一個種子，那么它將在每次運行時產生相同的數字流。下面的程序說明了這一點：
//This program demonstrates what happens in C++ if you
// try to generate random numbers without setting a "seed".
#include <iostream>
#include <cstdlib>// Header file needed to use rand
using namespace std;
int main()
{
// Generate and printthree random numbers
cout << rand() << " ";
cout << rand() << " ";
cout << rand() << endl ;
return 0;
}
第1次運行輸出結果：
41 18467 6334
第2次運行輸出結果：
41 18467 6334
要在每次運行程序時獲得不同的隨機數字流，則必須為隨機數生成器提供一個種子以開始。在 C++ 中，這是通過調用 srand 函數完成的。
在 rand 被調用之前，srand 函數要先被調用，並且 srand 在整個程序中僅被調用一次。
// This program demonstrates using random numbers when a
// "seed" is provided for the random number generator.
#include <iostream>
#include <cstdlib> // Header file needed to use srand and rand
using namespace std;
int main()
{
unsigned seed; // Random generator seed
// Get a nseed" value from the user
cout << "Enter a seed value: ";
cin >> seed;
// Set the random generator seed before calling rand()
srand(seed);
//Now generate and print three random numbers
cout << rand() << " ";
cout << rand() << " ";
cout << rand() << endl;
return 0;
}
第1次運行結果：
Enter a seed value: 19
100 15331 209
第2次運行結果：
Enter a seed value: 171
597 10689 28587
程序中，第 9 行中創建的用於保存種子的變量 seed 被聲明為 unsigned 無符號類型。這個數據類型只保存非負整數。這是 srand 函數在調用時期望接收的數據類型，因此使用 unsigned 變量類型可以保證不會將負數發送給 srand。從程序的輸出可以看出，每次程序使用不同的種子運行時，都會生成不同的隨機數字流。然而，如果再次使用 19 或 171 作為種子運行程序，則將獲得與第一次完全相同的數字。
程序的第 12 行中，使用 cin 從用戶的輸入獲取隨機數生成器種子的值。實際上，獲取種子值的另一個常見做法是調用 time 函數，它是 C++ 標准庫的一部分。
time 函數返回從 1970 年 1 月 1 日午夜開始到現在逝去的秒數，因此每次運行程序時，它都將提供不同的種子值。下面程序演示了 time 函數的用法。請注意，在調用它時必須給它傳遞一個參數 0。同時程序中包含一個新的頭文件 ctime，此頭文件是使用 time 函數所必需的。
//This program demonstrates using the C++ time function
//to provide a nseed,T for the random number generator.
#include <iostream>
#include <cstdlib> // Header file needed to use srand and rand
#include <ctime> // Header file needed to use time
using namespace std;
int main()
{
unsigned seed; // Random generator seed
// Use the time function to get a "seed” value for srand
seed = time(0);
srand(seed);
// Now generate and print three random numbers
cout << rand() << " " ;
cout << rand() << " " ;
cout << rand() << endl;
return 0;
}
程序輸出結果：
2961 21716 181
限制隨機數的范圍
有時程序需要一個特定范圍內的隨機數。要將隨機數的范圍限制在 1 和某個最大值 max 之間的整數，可以使用以下公式：
number = rand() % max + 1;
例如，要生成 1〜6 的隨機數來代表骰子的點數，則可以使用以下語句：
dice = rand() % 6 + 1;
這里簡單介紹一下其工作原理。求余數運算符（％）可以獲得整除之后的余數。當使用通過 rand 函數返回的正整數除以6時，余數將是 0〜5 的數字。因為目標是 1〜6 的數字，所以只需要給余數加 1 即可。
這個想法可以擴展到任意范圍內的隨機數，其通用公式如下：
number = (rand()%(maxValue - minValue +1)) + minValue;
在上述公式中，minValue 是范圍內的最小值，而 maxValue 則是范圍內的最大值。例如，要獲得 10〜18 的隨機數，可以使用以下代碼給變量 number 賦值：
const int MIN_VALUE = 10;
const int MAX_VALUE = 18;
number = rand() % (MAX_VALUE - MIN_VALUE + 1) + MIN_VALUE;
在上述代碼中，（MAX_VALUE - MIN_VALUE + 1）的值為 9，這是目標范圍內整數的個數。余數運算符（％）返回的值是 0〜8 的數字，再用它加上 MIN_VALUE（也就是 10），即可獲得 10〜18 的隨機數。