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C語言rand和srand函數(shù)使用方法介紹

更新時間：2023年02月11日 09:17:25 作者：Elanie1024

rand()函數(shù)用來產(chǎn)生隨機數(shù)，但是，rand()的內(nèi)部實現(xiàn)是用線性同余法實現(xiàn)的，是偽隨機數(shù)，由于周期較長，因此在一定范圍內(nèi)可以看成是隨機的。srand()用來設(shè)置rand()產(chǎn)生隨機數(shù)時的隨機數(shù)種子。參數(shù)seed是整數(shù)，通?？梢岳胻ime(0)或geypid(0)的返回值作為seed

前言

在實際編程中，我們經(jīng)常需要生成隨機數(shù)，例如，貪吃蛇游戲中在隨機的位置出現(xiàn)食物，撲克牌游戲中隨機發(fā)牌。

在C語言中，我們一般使用 <stdlib.h> 頭文件中的 rand() 函數(shù)來生成隨機數(shù)，它的用法為：

int rand (void);

void 表示不需要傳遞參數(shù)。

C語言中還有一個 random() 函數(shù)可以獲取隨機數(shù)，但是 random() 不是標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，不能在 VC/VS 等編譯器通過，所以比較少用。

rand() 會隨機生成一個位于 0 ~ RAND_MAX 之間的整數(shù)。

RAND_MAX 是 <stdlib.h> 頭文件中的一個宏，它用來指明 rand() 所能返回的隨機數(shù)的最大值。C語言標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定 RAND_MAX 的具體數(shù)值，只是規(guī)定它的值至少為 32767。在實際編程中，我們也不需要知道 RAND_MAX 的具體值，把它當(dāng)做一個很大的數(shù)來對待即可。

下面是一個隨機數(shù)生成的實例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
intmain(){
int a =rand();
printf("%d\n",a);
return0;
}

運行結(jié)果舉例：

193

隨機數(shù)的本質(zhì)

多次運行上面的代碼，你會發(fā)現(xiàn)每次產(chǎn)生的隨機數(shù)都一樣，這是怎么回事呢？為什么隨機數(shù)并不隨機呢？

實際上，rand() 函數(shù)產(chǎn)生的隨機數(shù)是偽隨機數(shù)，是根據(jù)一個數(shù)值按照某個公式推算出來的，這個數(shù)值我們稱之為“種子”。種子和隨機數(shù)之間的關(guān)系是一種正態(tài)分布，如下圖所示：

種子在每次啟動計算機時是隨機的，但是一旦計算機啟動以后它就不再變化了；也就是說，每次啟動計算機以后，種子就是定值了，所以根據(jù)公式推算出來的結(jié)果（也就是生成的隨機數(shù)）就是固定的。

重新播種

我們可以通過 srand() 函數(shù)來重新“播種”，這樣種子就會發(fā)生改變。srand() 的用法為：

void srand (unsigned int seed);

它需要一個 unsigned int 類型的參數(shù)。在實際開發(fā)中，我們可以用時間作為參數(shù)，只要每次播種的時間不同，那么生成的種子就不同，最終的隨機數(shù)也就不同。

使用 <time.h> 頭文件中的 time() 函數(shù)即可得到當(dāng)前的時間（精確到秒），就像下面這樣：

srand((unsigned)time(NULL));

對上面的代碼進行修改，生成隨機數(shù)之前先進行播種：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
intmain(){
int a;
srand((unsigned)time(NULL));
    a =rand();
printf("%d\n", a);
return0;
}

多次運行程序，會發(fā)現(xiàn)每次生成的隨機數(shù)都不一樣了。但是，這些隨機數(shù)會有逐漸增大或者逐漸減小的趨勢，這是因為我們以時間為種子，時間是逐漸增大的，結(jié)合上面的正態(tài)分布圖，很容易推斷出隨機數(shù)也會逐漸增大或者減小。

生成一定范圍內(nèi)的隨機數(shù)

在實際開發(fā)中，我們往往需要一定范圍內(nèi)的隨機數(shù)，過大或者過小都不符合要求，那么，如何產(chǎn)生一定范圍的隨機數(shù)呢？我們可以利用取模的方法：

int a = rand() % 10; //產(chǎn)生0~9的隨機數(shù)，注意10會被整除

如果要規(guī)定上下限：

int a = rand() % 51 + 13; //產(chǎn)生13~63的隨機數(shù)

分析：取模即取余，rand()%51+13我們可以看成兩部分：rand()%51是產(chǎn)生 0~50 的隨機數(shù)，后面+13保證 a 最小只能是 13，最大就是 50+13=63。

最后給出產(chǎn)生 13~63 范圍內(nèi)隨機數(shù)的完整代碼：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
intmain(){
int a;
srand((unsigned)time(NULL));
    a =rand()%51+13;
printf("%d\n",a);
return0;
}

連續(xù)生成隨機數(shù)

有時候我們需要一組隨機數(shù)（多個隨機數(shù)），該怎么生成呢？很容易想到的一種解決方案是使用循環(huán)，每次循環(huán)都重新播種，請看下面的代碼：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
intmain(){
int a, i;
//使用for循環(huán)生成10個隨機數(shù)
for(i =0; i <10; i++){
srand((unsigned)time(NULL));
        a =rand();
printf("%d ", a);
}
return0;
}

運行結(jié)果舉例：