C语言如何产生随机数.docx
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C语言如何产生随机数
C语言如何产生随机数
1.基本函数
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
2.使用方法
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。
for （int i=0; i<10; i++）
{
printf（"%d", rand（）%10）;
}
每次运行都将输出：
1740948824
srand
（1）;
for （int i=0; i<10; i++）
{
printf（"%d", rand（）%10）;
}
每次运行都将输出：
1740948824
例2的输出结果与例1是完全一样的。
srand（8）;
for （int i=0; i<10; i++）
{
printf（"%d", rand（）%10）;
}
每次运行都将输出：
4013537715
该程序取得的随机值也是在[0,10）之间，与srand
（1）所取得的值不同，但是每次运行程序的结果都相同。
srand（（unsigned）time（NULL））;
for （int i=0; i<10; i++）
{
printf（"%d", rand（）%10）;
}
该程序每次运行结果都不一样，因为每次启动程序的时间都不同。
另外需要注意的是，使用time（）函数前必须包含头文件time.h。
3.注意事项
求一定范围内的随机数。
如要取[0,10）之间的随机整数，需将rand（）的返回值与10求模。
randnumber = rand（） % 10;
那么，如果取的值不是从0开始呢？
你只需要记住一个通用的公式。
要取[a,b）之间的随机整数（包括a，但不包括b），使用：
（rand（）%（b-a））+a
伪随机浮点数。
要取得0～1之间的浮点数，可以用：
rand（）/（double）（RAND_MAX）
如果想取更大范围的随机浮点数，比如0～100，可以采用如下方法:
rand（）/（（double）（RAND_MAX）/100）
其他情况，以此类推，这里不作详细说明。
当然，本文取伪随机浮点数的方法只是用来说明函数的使用办法，你可以采用更好的方法来实现。
举个例子，假设我们要取得0～10之间的随机整数（不含10本身）：
大家可能很多次讨论过随机数在计算机中怎样产生的问题，在这篇文章中，我会对这个问题进行更深入的探讨，阐述我对这个问题的理解。
首先需要声明的是，计算机不会产生绝对随机的随机数，计算机只能产生“伪随机数”。
其实绝对随机的随机数只是一种理想的随机数，即使计算机怎样发展，它也不会产生一串绝对随机的随机数。
计算机只能生成相对的随机数，即伪随机数。
伪随机数并不是假随机数，这里的“伪”是有规律的意思，就是计算机产生的伪随机数既是随机的又是有规律的。
怎样理解呢？
产生的伪随机数有时遵守一定的规律，有时不遵守任何规律；伪随机数有一部分遵守一定的规律；另一部分不遵守任何规律。
比如“世上没有两片形状完全相同的树叶”，这正是点到了事物的特性，即随机性，但是每种树的叶子都有近似的形状，这正是事物的共性，即规律性。
从这个角度讲，你大概就会接受这样的事实了：
计算机只能产生伪随机数而不能产生绝对随机的随机数。
那么计算机中随机数是怎样产生的呢？
有人可能会说，随机数是由“随机种子”产生的。
没错，随机种子是用来产生随机数的一个数，在计算机中，这样的一个“随机种子”是一个无符号整形数。
那么随机种子是从哪里获得的呢？
下面看这样一个C程序：
//rand01.c
#include
static unsigned int RAND_SEED;
unsigned int random（void）
{
RAND_SEED=（RAND_SEED*123+59）%65536;
return（RAND_SEED）;
}
void random_start（void）
{
int temp[2];
movedata（0x0040,0x006c,FP_SEG（temp）,FP_OFF（temp）,4）;
RAND_SEED=temp[0];
}
main（）
{
unsigned int i,n;
random_start（）;
for（i=0;i<10;i++）
printf（"%ut",random（））;
printf（"n"）;
}
这个程序（rand01.c）完整地阐述了随机数产生的过程：
首先，主程序调用random_start（）方法，random_start（）方法中的这一句我很感兴趣：
movedata（0x0040,0x006c,FP_SEG（temp）,FP_OFF（temp）,4）;
这个函数用来移动内存数据，其中FP_SEG（farpointertosegment）是取temp数组段地址的函数，FP_OFF（farpointertooffset）是取temp数组相对地址的函数，movedata函数的作用是把位于0040:
006CH存储单元中的双字放到数组temp的声明的两个存储单元中。
这样可以通过temp数组把0040:
006CH处的一个16位的数送给RAND_SEED。
random用来根据随机种子RAND_SEED的值计算得出随机数，其中这一句：
RAND_SEED=（RAND_SEED*123+59）e536;
是用来计算随机数的方法，随机数的计算方法在不同的计算机中是不同的，即使在相同的计算机中安装的不同的操作系统中也是不同的。
我在linux和windows下分别试过，相同的随机种子在这两种操作系统中生成的随机数是不同的，这说明它们的计算方法不同。
现在，我们明白随机种子是从哪儿获得的，而且知道随机数是怎样通过随机种子计算出来的了。
那么，随机种子为什么要在内存的0040:
006CH处取？
0040:
006CH处存放的是什么？
学过《计算机组成原理与接口技术》这门课的人可能会记得在编制ROMBIOS时钟中断服务程序时会用到Intel8253定时/计数器，它与Intel8259中断芯片的通信使得中断服务程序得以运转，主板每秒产生的18.2次中断正是处理器根据定时/记数器值控制中断芯片产生的。
在我们计算机的主机板上都会有这样一个定时/记数器用来计算当前系统时间，每过一个时钟信号周期都会使记数器加一，而这个记数器的值存放在哪儿呢？
没错，就在内存的0040:
006CH处，其实这一段内存空间是这样定义的：
TIMER_LOW DW?
；地址为0040:
006CH
TIMER_HIGH DW?
；地址为0040:
006EH
TIMER_OFT DB?
；地址为0040:
0070H
时钟中断服务程序中，每当TIMER_LOW转满时，此时，记数器也会转满，记数器的值归零，即TIMER_LOW处的16位二进制归零，而TIMER_HIGH加一。
rand01.c中的
movedata（0x0040,0x006c,FP_SEG（temp）,FP_OFF（temp）,4）;
正是把TIMER_LOW和TIMER_HIGH两个16位二进制数放进temp数组，再送往RAND_SEED，从而获得了“随机种子”。
现在，可以确定的一点是，随机种子来自系统时钟，确切地说，是来自计算机主板上的定时/计数器在内存中的记数值。
这样，我们总结一下前面的分析，并讨论一下这些结论在程序中的应用：
1.随机数是由随机种子根据一定的计算方法计算出来的数值。
所以，只要计算方法一定，随机种子一定，那么产生的随机数就不会变。
看下面这个C++程序：
//rand02.cpp
#include
#include
using namespace std;
int main（）
{
unsigned int seed = 5;
srand（seed）;
unsigned int r = rand（）;
cout << r << endl;
}
在相同的平台环境下，编译生成exe后，每次运行它，显示的随机数都是一样的。
这是因为在相同的编译平台环境下，由随机种子生成随机数的计算方法都是一样的，再加上随机种子一样，所以产生的随机数就是一样的。
2.只要用户或第三方不设置随机种子，那么在默认情况下随机种子来自系统时钟（即定时/计数器的值）
看下面这个C++程序：
//rand03.cpp
#include
#include
using namespace std;
int main（）
{
srand（（unsigned）time（NULL））;
unsigned int r = rand（）;
cout << r << endl;
return 0;
}
这里用户和其他程序没有设定随机种子，则使用系统定时/计数器的值做为随机种子，所以，在相同的平台环境下，编译生成exe后，每次运行它，显示的随机数会是伪随机数，即每次运行显示的结果会有不同。
3.建议：
如果想在一个程序中生成随机数序列，需要至多在生成随机数之前设置一次随机种子。
看下面这个用来生成一个随机字符串的C++程序：
//rand04.cpp
#include
#include
using namespace std;
int main（）
{
int rNum,m = 20;
char *ch = new char[m];
for （ int i = 0; i < m; i++ ）
{
//大家看到了，随机种子会随着for循环在程序中设置多次
srand（（unsign
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