随机书生成
rand
C语言中有一个函数叫rand函数,它可以生成随机数,代码格式如下:
int rand(void)
rand函数会返回一个伪随机数,这个随机数的范围是在0~RAND_MAX之间,这个RAND_MAX的大小是依赖编译器上实现的,但是大部分编译器上是32767。
并且我们在使用rand函数时也应包含头文件stdlib.h
下面是rand函数的实际应用
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); return 0; }
运行结果如下
但当我们多次运行后结果为
我们可以看到虽然一次运行中产生的5个数字是相对随机的,但是下一次运行程序生成的结果和上一次一模一样,这就说明有点问题。
如果再深入了解一下,我们就不难发现,其实rand函数生成的随机数是伪随机的,伪随机数不是真正的随机数,是通过某种算法生成的随机数。真正的随机数的是无法预测下⼀个值是多少的。而rand函数是对一个叫“种子”的基准值进行运算生成的随机数,也就是rand函数会受到基准值的一些限制,当基准值固定时每次打印的数字也都是固定的。
之所以前面每次运行程序产生的随机数序列是⼀样的,那是因为rand函数生成随机数的默认种子是1。如果要生成不同的随机数,就要让种子是变化的。
srand
为了解决“种子”的问题,我们引入了srand函数
srand函数是用来初始化随机数的生成器,srand的格式如下:
void srand (unsigned int seed);
程序中在调用 rand 函数之前先调用 srand 函数,通过 srand 函数的参数seed来设置rand函数生成随机数的时候的种子,只要种子在变化,每次生成的随机数序列也就变化起来了。
理想情况是只用srand函数就可以将rand生成的随机值完全随机化,但实际上我们需要不断的输入seed的数值,这样就导致了一个问题,seed并不是随机的。
有的人可能会想,如果我们用for循环,然后定义一个整形数值i=0,让i在for循环中不断变化数值,这样是不是就可以解决这个问题了,但实际上,我们知道for循环需要一个i的范围,比如i<5,这个范围是具体的,因此循环也是有限的,循环最终会有结束的时候。所以for循环并不能解决问题,其他的循环也是如此。
time
为了解决上诉问题,我们需要一个能无限变化的数字,而函数time刚好满足这个条件。
time函数会返回当前的⽇历时间,其实返回的是1970年1月1日0时0分0秒到现在程序运行时间之间的差值,单位是秒。返回的类型是time_t类型的,time_t 类型本质上其实就是32位或者64位的整型类
型。
time函数的格式如下:
time_t time (time_t* timer);
time函数的参数 timer 如果是非NULL的指针的话,函数也会将这个返回的差值放在timer指向的内存
中带回去。
如果 timer 是NULL,就只返回这个时间的差值。time函数返回的这个时间差也被叫做:时间戳。
time函数的时候需要包含头文件:time.h
//VS2022 上time_t类型的说明 #ifndef _CRT_NO_TIME_T #ifdef _USE_32BIT_TIME_T typedef __time32_t time_t; #else typedef __time64_t time_t; #endif #endif typedef long __time32_t; typedef __int64__time64_t;
如果只是让time函数返回时间戳,我们就可以这样写:
time(NULL);//调⽤time函数返回时间戳,这⾥没有接收返回值
那我们就可以让⽣成随机数的代码改写成如下:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { //使⽤time函数的返回值设置种⼦ //因为srand的参数是unsigned int类型,我们将time函数的返回值强制类型转换 srand((unsigned int)time(NULL)); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); return 0; }
我们运行几次看看
我们可以看出,两次运行的结果都不一样,因此问题解决了
注意:srand函数是不需要频繁调用的,一次运行的程序中调用一次就够了(因为程序中在调用 rand 函数之前先调用 srand 函数,通过 srand 函数的参数seed来设置rand函数生成随机数的时候的种子,所以只需要调用一次)
设置随机数的范围
事实上虽然我们解决了如何让数字随机,但我们常常会在随机的基础上设定随机数的范围。
例如
1:⽣成0~99之间的随机数 rand() %100;//余数的范围是0~99(注意可能会有人觉得RAND_MAX为32767, 所以32767%100就是他余数的最大值,但事实上不是这样的 比如:199%100=99,299%100=99,所以余数最大值是99) 2:⽣成1~100之间的随机数 rand()%100+1;//%100的余数是0~99,0~99的数字+1,范围是1~100 3:要⽣成100~200的随机数 100 + rand()%(200-100+1)//余数的范围是0~100,加100后就是100~200 4:⽣成a~b的随机数 a + rand()%(b-a+1)
如果我们需要求在一个范围内生成一个数字的概率,我们只需要用for循环,当我们循环足够多时,那么就可以用生成指定的数字的和去除所有生成的数字的和。
猜数字游戏的实现
掌握了前面学习的这些知识,我们就可以写⼀些稍微有趣的代码了,比如:写⼀个猜数字游戏
游戏要求:
- 电脑自动生成1~100的随机数
- 玩家猜数字,猜数字的过程中,根据猜测数据的大小给出大了或小了的反馈,直到猜对,游戏结束
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> void game() { int r = rand() % 100 + 1; int guess = 0; while (1) { printf("请猜数字>:"); scanf("%d", &guess); if (guess < r) { printf("猜⼩了\n"); } else if (guess > r) { printf("猜⼤了\n"); } else { printf("恭喜你,猜对了\n"); break; } } } void menu() { printf("***********************\n"); printf("****** 1. play ******\n"); printf("****** 0. exit ******\n"); printf("***********************\n"); } int main() { int input = 0; srand((unsigned int)time(NULL)); do { menu(); printf("请选择:>"); scanf("%d", &input); switch (input) { case 1: game(); break; case 0: printf("游戏结束\n"); break; default: printf("选择错误,重新选择\n"); break; } } while (input); return 0; }