新旧C++生成随机浮点数方法,你喜欢哪个?

一、在C++11之前,我们通常采用rand函数来生成随机数。

有时我们想用rand生成一组随机数,即使我们调用了srand,但生成的还是相同值。为什么会产生这种情况?又该如何解决?下面将用第一视角一起探究这其中的奥秘。

场景描述:

想生成一组整形随机数,放入数组中,用来测试自己的排序是否正确。

于是我写出了下方代码,生成随机数。

先简单了解下用到的函数:

//返回time_t类型的 当前时间的时间戳
time_t time (time_t* timer);
 
//传入一个种子,为伪随机数生成器初始化
void srand (unsigned int seed);
 
//得到一个整形伪随机数
int rand (void);
 
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
 
int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
 
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        srand((unsigned int)time(NULL));
        //两个相减是为了出现负的随机数,使测试范围更广
        arr[i] = (rand() % 100 + 1) - (rand() % 100 + 1);
 
        printf("%d ", arr[i]);
    }
 
    return 0;
}

我发现尽管我调用了srand函数,可生成的数组值还是同一个。我思考后想到,因为for循环执行速度太快,整个程序都是在一秒内完成的。所以出现了都是同一个值的情况。

初步解决

### 如何在C语言生成随机浮点数 在C语言中,`rand()` 函数通常用于生成整型伪随机数。然而,通过结合数学运算,可以将其扩展为生成指定范围内的浮点数。以下是具体的方法以及其实现方式。 #### 使用 `rand()` 和 `RAND_MAX` 生成随机浮点数 为了生成一个位于 `[min, max]` 范围内的随机浮点数,可以通过以下公式计算: \[ random\_float = min + (max - min) * \frac{rand()}{RAND\_MAX} \] 其中: - `min` 是所需范围的最小值, - `max` 是所需范围的最大值, - `rand()` 返回一个介于 `0` 到 `RAND_MAX` 的整数值[^1]。 这种方法的核心在于将 `rand()` 的输出缩放到 `[0, 1)` 区间,然后再线性映射到所需的 `[min, max]` 范围内。 #### 示例代码 下面是一个完整的程序示例,展示如何生成 `[a, b]` 范围内的随机浮点数: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { double a = 5.0; // 随机数范围的下限 double b = 15.0; // 随机数范围的上限 int size = 10; srand(time(0)); // 初始化随机数种子 for (int i = 0; i < size; i++) { double random_float = a + (b - a) * ((double)rand() / RAND_MAX); printf("Random Float %.5f\n", random_float); } return 0; } ``` 上述代码中的关键部分是 `(double)rand() / RAND_MAX`,这一步将 `rand()` 的整数输出转换为 `[0, 1)` 范围内的浮点数[^2]。随后乘以 `(b - a)` 并加上 `a` 来调整范围至 `[a, b]`。 #### 关于闭区间的讨论 需要注意的是,由于 `rand()` 只能达到接近 `RAND_MAX` 的最大值,因此生成的结果可能无法精确到达 `max` 值。如果需要严格满足闭区间 `[min, max]`,可以通过增加额外逻辑来处理边界情况,例如使用四舍五入或其他修正方法[^3]。 #### 更复杂的分布需求 对于某些特殊应用,比如需要从 Cantor 集合等复杂结构中抽取随机数,则需采用更高级的技术。这些技术依赖于概率密度函数的设计和反变换采样法,能够确保生成随机数符合特定统计特性[^4]。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值