随机数的实现——rand函数、srand函数和time函数

一、rand（）函数

C语⾔提供了库函数rand，可以用于生成随机数

CPlusPlus中关于该函数的介绍 →  rand - C++ 参考 (cplusplus.com)

函数原型：int rand (void);

头文件：stdlib.h

返回值的范围：0~RAND_MAX（⼤部分编译器上是32767）

注意：rand（）函数生成的随机值是伪随机值，其原理是根据一个“种子”按照某种算法所得，⼀次运⾏中产⽣的多个结果是相对随机的，但是程序多次运行时，结果是完全相同的

#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;
}

从上图运行结果可以看出，在一次程序执行多次调用时确实产生了随机数的效果，但是两次运行程序产生的随机数确实完全一样的

所以单靠rand（）函数无法实现真正的随机数生成

二、srand（）函数

C语⾔中提供了库函数函数srand（），⽤来初始化随机数的⽣成器

CPlusPlus中关于该函数的介绍 → srand - C++ Reference (cplusplus.com)

srand的原型： void srand (unsigned int seed);

头文件：stdlib.h

参数： unsigned int类型的seed参数（种子）——在程序中我们⼀般是使用程序与运行的时间作为种子的，因为时间时刻在发生变化的

说明：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——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可以

这里的种子需要的随机数，我们通过下面的time函数来产生

三、time（）函数

C语⾔中提供了库函数time（），可以获得这个时间

CPlusPlus中关于该函数的介绍 →time - C++ Reference (cplusplus.com)

time函数原型 ： time_t time (time_t* timer);

头文件： time.h

返回值：time_t类型，本质上是32位或者64位的整型类型（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）

注意：  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。

四、随机数的生成

总结——最终，我们可以先使用  srand((unsigned int)time(NULL));  ——使用time函数的返回值作为srand函数的参数，调用srand（）函数就可以初始化种子

接下来，再调用rand（）函数的时候得到的就是一个真正的随机值（再次声明，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可以）

接下来实现代码 测试运行一下

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> //rand和srand函数头文件
#include<time.h> //time函数头文件
int main()
{
  srand((unsigned int)time(NULL));//使用time函数返回的时间戳作为srand函数的参数，产生rand函数的种子
  printf("%d\n", rand()); 
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  return  0;
}

可以看到，单次运行中多次调用rand函数产生的随机数都是不同的，并且多次执行程序得到的随机数也是完全不同的，到此，已经实现了一定意义上的随机数