C语言示例分析-乒乓球抽取

C语言示例分析-乒乓球抽取

问题

假定有10个乒乓球，每个乒乓球上写有一个数字，分别为1-10，然后放到一个箱子中，每次往外不放回的抽取一个乒乓球，记录乒乓球上的数字，直到抽完为止，用程序实现该过程。

分析

• 分析抽取过程，每次抽取一个球，10次即可以抽完。  第1次抽取，从箱子中的10个乒乓球中抽取一个；
• 第2次抽取，从箱子中的剩下的9个未被抽中的乒乓球中抽取一个；  第3次抽取，从箱子中的剩下的8个未被抽中的乒乓球中抽取一个；
• 依次论推……

方法转换

在程序设计语言中，单个数据的使用采用变量存储使用，对于相同类型的数据，则采用数组存储使用。上述10个带有数字的乒乓球，亦即有1，2,3,4,5,6,7,8,9,10等10个整数数值参与运算，因此可通过定义一个整型数组用以存储计算，int iVal[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

通过数组存储运算，数组元素本身为存储单元，在其中存储的数值为我们所需要的数据，数组元素等同于现实中的装乒乓球的箱子，在现实中，我们用一个箱子放10个乒乓球，由于数组iVal有10个元素组成，每个元素中存放一个数值，这等同于我们用10个相同规格的箱子，每个箱子放一个带有数字的乒乓球，这样，我们在现实中从箱子中抽取一个乒乓球，转换为抽乒乓球箱子：

 分析抽取过程，每次抽取一个装乒乓球的箱子，然后查看箱子中球上的数字，10次即可以抽完。

• 第1次抽取，从10个箱子中抽取一个，查看球对应的值；
• 第2次抽取，从剩下的9个未被抽中的箱子中抽取一个，查看球对应的值；
• 第3次抽取，从剩下的8个未被抽中的箱子中抽取一个，查看球对应的值；
• 依次论推……

由于球的抽取每次是从剩下的球中抽取，在程序中应对应与从剩下的数组箱子中抽取，由于每次抽取都是从剩下的n个中抽取，而对于剩下的箱子（球），其排列顺序都是从1开始，1,2,3，…,n, 亦即每次抽取后剩下的数据需要重新进行排序，而对于数组而言，一旦定义后，其数组是不变的，由于数据的抽取每次都是从1-n，n随着抽取的次数而逐步减小。

对于10个 “数组箱子”而言，从10个随机抽取一个，假定为5号箱子，亦即取到是5个数组元素，下次抽取，需要从1-9号箱子抽取，5号箱子继续使用，10号箱子排除在外，由于我们抽取的是5号箱子，其中的球已经抽出，10号箱子中的球还未抽取，加入我们将5,10箱子中球互换一下，则10号箱子中球为抽取出来的，1-9号箱子中球还未抽取，符合下次抽取规则。依次类推，则运行10次抽取后，满足抽取规则。抽取球的数值为对应数组中数值的倒序输出。

for (int i=n-1;i>=0;i--)
{
  printf(“%d”, iVal[i]);
}

随机数获取

随机抽取过程，在软件中是通过随机数实现的。无论何种语言，都应该提供一个随机数函数。
在C语言中取随机数所需要的函数是:

int rand(void);
void srand (unsigned int n);

rand()函数和srand()函数被声明在头文件stdlib.h中,所以要使用这两个函数必须包含该头文件:
#include <stdlib.h>
rand()函数返回0到RAND_MAX之间的伪随机数(pseudorandom)。
RAND_MAX常量被定义在stdlib.h头文件中。其值等于32767，或者更大。

srand()函数使用自变量n作为种子，用来初始化随机数产生器。只要把相同的种子传入srand()，然后调用rand()时，就会产生相同的随机数序列。因此，我们可以把时间作为srand()函数的种子，就可以避免重复的发生。如果，调用rand()之前没有先调用srand()，就和事先调用srand(1)所产生的结果一样。

随机数程序实现

由于随机数的获取，一般情况下，是基于时间生成的，因此需要注意的是，在运行以上代码之前最好设定一下：
srand(time(NULL));//用系统当前时间设置rand()随机序列种子，保证每次运行随机序列不一样。

#include<time.h> 
#include <stdlib.h>

使用方法一：
srand((unsigned int)time(NULL));
for (int i=0;i<10;i++)
{
  printf(“%d”,rand());
}

使用方法二：
for (int i=0;i<10;i++)
{
srand((unsigned int)time(NULL));
  printf(“%d”,rand());
}

方法一：给出10个不同的随机数，下一次调用，另外10个不同随机数；
方法二：给出10个不同的随机数，下一次调用，同上次调用相同的10个不同随机数；
因此，srand函数的调用，应在rand函数调用以前调用一次即可。

int GetRnd(int n) //获取0-n-1之间随机整数
{
  return rand()%n;
}

代码

#include<time.h> 
#include <stdlib.h>
int GetRnd(int n) //获取0-n-1之间随机整数
{
  return rand()%n;
}


main()
{
srand((unsigned int)time(NULL));
int iVal[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int i,k,n=10,tmp;
  for(i=0;i<10;i++)
  {
     k= GetRnd(n);
     printf(“%6d”, k);
     /*将k位置的箱子中的球与n位置的箱子中的球进行互换*/
     tmp= iVal[n-1];
     iVal[n-1]= iVal[k];
     iVal[k]= tmp;
     n--; 
   }
  for (int i=10-1;i>=0;i--)
   {
     printf(“%d”, iVal[i]);
   }
}