随机数总结

一、概念

1、随机数的基本概念

在计算机中并没有一个真正的随机数发生器，但是可以做到使产生的数字重复率很低，这样看起来好像是真正的随机数，实现这一功能的程序叫随机数发生器。

无论采用什么数学算法产生随机数发生器，都必须给它提供一个名为“种子”的初始值。而且这个值最好是随机的，或者至少这个值是伪随机的。“种子”的值通常是用快速寄存器或移位寄存器来生成的。

2、随机数生成器的工作过程

现在的C编译器都提供了一个基于ANSI标准的伪随机数发生器函数，用来生成随机数。它们们就是rand()和srand函数。这二个函数的工作过程如下：

1〉 首先给srand()提供一个unsigned类型的种子,其取值范围是0-65535(2^16-1)；

2〉 然后调用rand(),它会根据提供给srand()的种子值返回一个随机数（windows下随机数取值范围是0-65535，linux下随机数取值范围是0-2147483647）

3〉 根据需要多次调用rand(),从而不断地得到新的随机数

4〉 无论什么时候，都可以赋予srand一个新的种子，从而进一步“随机化”rand的输出结果。

二、函数 srand与rand

1、函数srand

头文件：

stdlib.h

函数声明：

void srand(unsigned int seed);

作用：

设置rand()产生随机数时的随机数种子

2、函数 rand

头文件：

stdlib.h

函数声明：

int rand(void);

返回值：

范围是0-RAND_MAX(定义在stdlib.h中，值为2147483647)的整数

作用：

产生随机数

注：

a>  没有利用srand设置随机数种子，直接调用rand,则默认随机数种子为1，即默认srand(1);

例一：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define MAX 100
int main(int argc,char *argv[])
{
    int k;
    k = rand();
    printf("%d\n",k);
    srand((unsigned)1);
    k = rand();
    printf("%d\n",k);
    return 0;
}

输出结果：

前后两次输出结果一样。

b>  srand常用系统时间或者线程ID作为参数。

为了防止随机数每次重复常常使用系统时间来初始化，即使用time函数来获得系统时间，然后将time_t型数据转化为(unsigned)型再传给srand函数，

即： 

srand((unsigned) time(&t));

还有一个经常用法，不需要定义time_t型t变量,

即：

 srand((unsigned) time(NULL));

因为time这个函数由于历史问题，有两种用法
time(&t); //由t返回时间
或者

t=time(NULL);
srand((int)getpid()); 

使用程序的ID( getpid())来作为初始化种子，在同一个程序中这个种子是固定的。

c>  可以在程序中的任意位置设置随机数种子。

例二：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
intmain(int argc,char *argv[])
{
       int k;
       srand((unsigned int)time(NULL));
       printf("The first array:\n");
       for(k=0;k<10;k++)
       {
              printf("%d\n",rand());
       }
      
       srand((unsigned int)time(0));
       printf("The second array:\n");
       for(k=0;k<10;k++)
       {
              printf("%d\n",rand());
       }
 
       printf("The third array:\n");
       for(k=0;k<10;k++)
       {
              srand((unsigned int)time(NULL));
              printf("%d\n",rand());
              sleep(10);
       }
       return 0;
}

输出结果 ：

d>  关于RAND_MAX

Linux下RAND_MAX和Windows下的RAND_MAX(都是32位操作系统)：

window下的RAND_MAX为：0x7fff=2^15-1

linxu下的RAND_MAX为：2^31-1   加上一个正数最高位就为1=负数，即 - RAND_MAX=RAND_MAX+1所以 - rand()/RAND_MAX=rand()/(RAND_MAX+1)