一、rand和srand的使用示例
博主前言:对rand和srand函数使用熟练的人,这步可直接跳过不看。
1.代码示例1和运行结果
//只有rand,没有srand生成随机种子
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
void test()
{
int i=0;
for(;i<10;i++)
{
printf("%d\n",rand()%10);//打印0到9
sleep(1);
}
}
int main()
{
test();
return 0;
}
2.代码示例2和运行结果
//有srand生成随机种子
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
void test()
{
int i=0;
for(;i<10;i++)
{
printf("%d\n",rand()%10);//打印0到9
sleep(1);
}
}
int main()
{
srand(time(NULL));
test();
return 0;
}
二、rand函数使用的“问题”
根据上面两个代码的运行结果不难看出,不加srand函数的rand函数产生的随机数是
伪随机数
伪随机数
是指randh函数生成的一组序列看似随机,实际上每次调用rand函数后生成的序列都是相同的
三、由“问题”到原理
①在rand函数的内部,是通过一个公式计算出一个值作为随机值,下次再调用rand的时候,再把这个随机值作为参数传给这个公式计算出一个新的随机值,周而复始。
②在C库中,是通过一个静态全局变量来作为“种子”,而这个“种子”的值是通过srand函数改变的,如果不写srand函数,这个“种子”值默认赋值为1。这就解释了“为何不写srand函数,rand函数就会生成伪随机数
”,因为程序只要重新开始运行,“种子”值就会被默认赋值为1,那么通过公式算出来的序列肯定就一直相同了。
四、模拟实现rand和srand
通过上面对原理的分析,我们不难写出模拟代码,如下:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
static unsigned long next=1;//静态全局变量,作为种子
void my_srand(unsigned long seed)//通过传不同的参数更改种子值,一般传time(NULL)
{
next=seed;
}
int my_rand(void)//将srand更改过的种子值通过公式计算出结果作为随机值
{
next = next * 1103515245 + 12345;
return((unsigned)(next/65536) % 32768);
}
int main()
{
my_srand(time(NULL));
int i=0;
for(;i<10;i++)
{
printf("%d\n",my_rand()%10);
sleep(1);
}
return 0;
}
运行结果如下:
补充:srand传参传time(NULL)的话会有个小缺陷,就是如果同一秒内调用两次或以上rand函数,生成的随机数序列仍然是相同的。
五、C库源码
#include <cruntime.h>
#include <mtdll.h>
#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
void __cdecl srand (
unsigned int seed
)
{
_getptd()->_holdrand = (unsigned long)seed;
}
int __cdecl rand (
void
)
{
_ptiddata ptd = _getptd();
return( ((ptd->_holdrand = ptd->_holdrand * 214013L
+ 2531011L) >> 16) & 0x7fff );
}
六、个人的疑惑和答案
这是我当初犯的一个低级错误,如果各位没有过跟我一样的疑惑,那你们还是比我强的。
疑惑:虽然说没有srand函数,rand生成的随机数是伪随机数
,但是第二次调用rand会把第一次生成的随机值传给公式计算出结果作为新的随机值。那么我的程序如下:
int main()
{
printf("%d\n",rand()%10);
return 0;
}
为什么我多次运行的结果都是同一个值?不应该是把第一次生成的随机值传参给公式重新生成一个新的吗?
答案:“多次运行”,这句话就表明这是重启程序了,那么每次运行,“种子”就恢复成初始值1了,所以实际上每次都是把1传给公式计算,可不就永远都是同一个数嘛。想要验证rand产生的是一个序列,得在同一个程序中循环打印输出,而不是“多次运行”。