C语言学习系列-->【关于随机数的实现】

简介: C语言学习系列-->【关于随机数的实现】

前言

本篇文章主要介绍随机数的生成,涉及伪随机数和随机数,为后面《猜数字游戏》的实现做铺垫

随机数的生成

1.1 rand()函数

语法

int rand (void);

解释

1、viod是无的意思,表示在这个函数中不需要传参

2、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。

#define RAND_MAX 0x7fff

3、rand函数的使⽤需要包含⼀个头⽂件是:stdlib.h

使用实例

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#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;
}

会发现,打印出来的数确实每个不一样。但是,如果你第二次运行此程序,再看看结果,发现和第一次一样,紧接着第二次、第三次…结果都是一样的,这就有点问题啦。

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。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。

1.2 srand()函数

前面说的种子,我们需要一个桥梁,那就是srand()函数

语法

void srand (unsigned int seed);

作用:⽤来初始化随机数的⽣成器

程序在先使用rand函数前,先使用一个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。

这里,我们发现有一个矛盾点:

给srand的种⼦是如果是随机的,rand就能⽣成随机数,那就是说在生成一个随机数的时候,又得需要一个随机数。这里,我们就需要下面的一个操作,来实现这一个问题。

1.3 time

伟大的计算机前辈大佬,就想到以时间作为种子,我们知道,时间是一直变化的。

语法

time_t time (time_t* timer);

这里涉及到指针,不用在意

不要看他人模狗样的是time_t,实际上返回的就是32位或者64位的整型类型

time函数的使用,需要包含一个头文件 time.h

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。

time函数返回的这个时间差也被叫做:时间戳

//VS2019 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

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

Now,我们如果想生成真的随机数,我们就可以将上述代码改成下面的:

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#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));  //在time里面传入了一个空指针
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  return 0;
}

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

虽然time返回的是一个整型,但是编译器返回的是一个time_t的类型,所以在srand()函数里面,我们需要强制转化一下。

大胆的多运行几次,我们就会发现差异啦。

1.4 设置随机数的范围

我们知道,随机数的范围很广,我们在有些项目中需要缩小范围,为了实现这个问题,我们需要设置随机数的范围

如果我们要⽣成0~99之间的随机数,⽅法如下:

rand() %100;//余数的范围是0~99

如果要⽣成1~100之间的随机数,⽅法如下:

rand()%100+1;//%100的余数是0~99,0~99的数字+1,范围是1~100

如果要⽣成100~200的随机数,⽅法如下:

100 + rand()%(200-100+1)  //余数的范围是0~100,加100后就是100~200

所以如果要⽣成a~b的随机数,⽅法如下:

a + rand()%(b-a+1)   //通项公式

总结

本篇文章主要介绍了随机数,部分细节类容我们在后面会继续细谈。


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