C语言中如何生成随机度高的随机数_c 大随机数-优快云博客

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rand函数

作用

在运行程序后被调用时返回一个 0 ~ 32767 间的随机数

语法

需要的头文件为：stdlib.h

#include<stdlib.h>

int main()
{
    int a = rand();
    return 0;
}

缺陷

#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    for (; i < 10; i++)//一个循环 10 次打印“随机值”的 for 语句
    {
        int a = rand();
        printf("%d\n", a);
    }


    return 0;
}

当我们反复运行以上程序不难发现，打印出的随机数顺序都是一样的，都是：

于是我们需要引入 srand 函数

srand 函数

作用

用于给函数 rand 设置种子

不同种子下生成随机数的规则不一致

语法

需要的头文件为：stdlib.h

#include<stdlib.h>

int main()
{
    srand(unsigned int);//无符号的整型
    int a = rand();
    return 0;
}

示例

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
    srand(10);//将随机数种子设为 10
    int i = 0;
    for (; i < 10; i++)//一个循环 10 次打印“随机值”的 for 语句
    {
        int a = rand();
        printf("%d\n", a);
    }


    return 0;
}

我们将最开始的实例加上 srand 后发现，得到的”随机数“确实不一样了：

但是如果生成随机数的种子不变，每次运行程序后生成的顺序仍然一样

也就是说我们需要用 srand 函数给 rand 函数生成一个随机数作为种子

我们需要生成一个随机数，但生成一个随机数需要一个随机数，所以我们要生成一个随机数作为随机数用来生成随机数（bushi

那这个问题该怎么解决呢？

time 函数

作用

获取当前时间戳

时间戳是什么？

以下来自百度百科：

时间戳是指格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒（北京时间1970年01月01日08时00分00秒）起至现在的总秒数。

也就是说时间戳是在不断变化的

语法

需要的头文件为：time.h

time(指针);

示例

#include<stdio.h>
#include<time.h>

int main()
{
    int a = time(NULL);//给 time 函数传递一个空指针
    printf("%d",a);
    
    return 0;
}

当每次运行以上程序后我们发现：打印出的值在不断增加

于是我们就可以用时间戳作为生成随机数的种子

实现完全随机

原理

正如上文所说：用时间戳作为生成随机数的种子

一个不当的实例

#include<Windows.h>//Sleep 函数的头文件
#include<time.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    int b = 0;
    while (1)
    {
        unsigned int seed = time(NULL);//定义局部变量 seed,并将时间戳赋值给 seed
        
        srand(seed);//设置随机数种子
        
        b = rand();//获取随机数
        
        printf("%d\n", b);//打印出获取的随机数
        
        Sleep(1000);//暂停 1000ms ，也就是暂停 1s
    }

    return 0;
}

在这里我们无需过多关注 Sleep 函数和 Windows.h

以上程序运行后在屏幕上打印出的数字呈现某种连续性：

这是由于：

以上程序将设置随机数种子的部分放在了循环内，

导致每次设置随机数种子后只打印该种子下的第一个随机数，

随后又重新设置种子

于是，我们得出结论：在需要生成随机数时，设置随机数种子的部分在整个程序中最好只运行一次

对于以上实例，我们只要将设置随机数种子的部分放至循环体外部即可

正确的实例

将设置随机数种子的部分放在循环体外，使得运行一次程序只设置一次种子

#include<Windows.h>
#include<time.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    unsigned int seed = time(NULL);
    srand(seed);//将设置随机数种子的部分放在循环体外，使得运行一次程序只设置一次种子
    int b = 0;
    while (1)
    {
        b = rand();
        
        printf("%d\n", b);
        
        Sleep(1000);
    }

    return 0;
}

某次运行结果：

限制范围

原理

通过取模操作可以使生成的这个范围在 0~32767 间的数字范围缩小

示例( r 为生成的随机数)

r % b

该式的结果即为 r 除以 b 的余数，可能取值为：0，1，2...b - 2，b - 1

可以得到范围限制在 [ 0 , n - 1 ] 的随机数

如果要限制的范围最小值不为 0 ，那么可以再加上一个数

r % b + c

可以得到范围限制在 [ c , b - 1 + c ] 的随机数

示例

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


	return 0;
}

以上的 b 为区间宽度 + 1，c 为区间最小值

会将 a 的范围限制在 [10,109]

例如：要使得随机值范围在 [15,300] 之间的话

c == 15

计算可知区间长度 b == 275 + 1 == 276