c生成随机数代码(const类型变量)

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Matlab内置了五种随机函数:

  • rand:生成在(0, 1)之间均匀分布的随机数
  • randn:生成均值为0,方差为1的标准正态分布的随机数
  • randi(imax):生成在[1, imax] 均匀分布的伪随机整数
  • randsrc(m, n, [alphabet; prob]):生成一个m-by-n的矩阵,矩阵的元素从alphabet里抽取,alphabet每个元素被抽中的概率由prob指定。
  • randperm(n):生成一个1到n的随机顺序。

而C++中要生成随机数,通常需要使用rand()和srand()两个函数。

对于C++ 11之前的随机数生成,只需rand/srand这两函数即可,C++11之后提供了更多的选择和东西,这里暂且不表。

1、rand函数

int rand(void);

rand()函数返回一个 0 ~ RAND_MAX 之间的整数。RAND_MAX 是一个定义在 的常数。

该函数返回的数字实际上是用算法生成的,实际上并不是随机的。它是根据种子生成的,根据不同的种子产生不同的随机序列。系统默认的种子是1,所以说每次使用的随机序列都是固定的。

比如下面这段代码:

#include using namespace std;int main(){    cout << "RAND_MAD: " << RAND_MAX << endl;    int x = rand();    cout << "x: " << x << endl;      return 0;}

运行结果如下图所示,可以看出,每次运行的结果,x 的值都是固定的。

c生成随机数代码(const类型变量)-第1张图片

2、srand函数

要想使每次运行时变量 x 的值都不同,就必须使它的种子随机,这时就需要用到srand函数。

void srand(unsigned int seed);

srand()函数就是用来设置rand()函数的种子的。根据不同的输入参数可以产生不同的种子。通常使用time函数作为srand函数的输入参数。

time(NULL);

time函数会返回1970年1月1日至今所经历的时间(以秒为单位)。

在使用 rand() 函数之前,srand() 函数要先被调用,并且在整个程序中只需被调用一次。代码如下:

#include using namespace std;int main(){    srand(time(0));    int x = rand();    cout << "x: " << x << endl;      return 0;}

运行结果如下:

c生成随机数代码(const类型变量)-第2张图片

注意:time函数会返回的是1970年1月1日至今所经历的时间(以秒为单位),若你手速足够快,在1s内能够执行多次,即time函数返回的值相同,x 的值也会相同。

c生成随机数代码(const类型变量)-第3张图片

3、指定随机数的范围

在实际应用中,通常需要要将随机数的范围限制在 1 到某个值 max 之间,则可以使用以下公式:

int var = rand() % max + 1;

求余数运算符(%)可以获得整除之后的余数。如当 max 为 6 时,余数将是 0 〜 5,给余数加 1 即可转换为 1 ~ 6。

#include using namespace std;int main(){    srand(time(0));    int x = rand() % 6 + 1;    cout << "x: " << x << endl;      return 0;}

运行结果如下:

c生成随机数代码(const类型变量)-第4张图片

PS:计算机是一个可预测的系统,因此不可能通过算法来产生真正的随机数。在计算机中,所谓的随机数通常都是伪随机数,即通过随机算法计算出来的,可以被近似看作随机数的数值。

常见的随机数算法有线性同余法(Linear Congruential Generator)、梅森旋转法(Mersenne twister)等。