一、C++中不能使用random()函數 ================================================================================== 本文由青松原創並依GPL-V2及其後續版本發放，轉載請註明出處且應包含本行聲明。 C++中常用rand()函數產生隨機數，但嚴格意義上來講產生的只是偽隨機數（pseudo-random integral number）。產生隨機數時需要我們指定一個種子，如果在程式內迴圈，那麼下一次產生隨機數時調用上一次的結果作為種子。但如果分兩次執行程式，那麼由於種子相同，產生的“隨機數”也是相同的。 在工程應用時，我們一般將系統目前時間(Unix時間)作為種子，這樣產生的隨機數更接近於實際意義上的隨機數。給一下常式如下： #include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
using namespace std; int main()
{
double random(double,double);
srand(unsigned(time(0)));
for(int icnt = 0; icnt != 10; ++icnt)
cout << "No." << icnt+1 << ": " << int(random(0,10))<< endl;
return 0;
} double random(double start, double end)
{
return start+(end-start)*rand()/(RAND_MAX + 1.0);
}
/* 運行結果
* No.1: 3
* No.2: 9
* No.3: 0
* No.4: 9
* No.5: 5
* No.6: 6
* No.7: 9
* No.8: 2
* No.9: 9
* No.10: 6
*/
利用這種方法能不能得到完全意義上的隨機數呢？似乎9有點多哦？卻沒有1,4,7？！我們來做一個機率實驗，產生1000萬個隨機數，看0-9這10個數出現的頻率是不是大致相同的。程式如下：
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cstdlib>
#include <iomanip>
using namespace std; int main()
{
double random(double,double);
int a[10] = {0};
const int Gen_max = 10000000;
srand(unsigned(time(0)));
for(int icnt = 0; icnt != Gen_max; ++icnt)
switch(int(random(0,10)))
{
case 0: a[0]++; break;
case 1: a[1]++; break;
case 2: a[2]++; break;
case 3: a[3]++; break;
case 4: a[4]++; break;
case 5: a[5]++; break;
case 6: a[6]++; break;
case 7: a[7]++; break;
case 8: a[8]++; break;
case 9: a[9]++; break;
default: cerr << "Error!" << endl; exit(-1);
}
for(int icnt = 0; icnt != 10; ++icnt)
cout << icnt << ": " << setw(6) << setiosflags(ios::fixed) << setprecision(2) << double(a[icnt])/Gen_max*100 << "%" << endl;
return 0;
} double random(double start, double end)
{
return start+(end-start)*rand()/(RAND_MAX + 1.0);
}
/* 運行結果
* 0: 10.01%
* 1: 9.99%
* 2: 9.99%
* 3: 9.99%
* 4: 9.98%
* 5: 10.01%
* 6: 10.02%
* 7: 10.01%
* 8: 10.01%
* 9: 9.99%
*/
可知用這種方法得到的隨機數是滿足統計規律的。 另：在Linux下利用GCC編譯器，即使我執行了1000000次運算，是否將random函數定義了inline函數似乎對程式沒有任何影響，有理由相信，GCC已經為我們做了最佳化。但是冥冥之中我又記得要做inline最佳化得加O3才行... 不行，於是我們把迴圈次數改為10億次，用time命令查看執行時間：
chinsung@gentoo ~/workspace/test/Debug $ time ./test
0: 10.00%
1: 10.00%
2: 10.00%
3: 10.00%
4: 10.00%
5: 10.00%
6: 10.00%
7: 10.00%
8: 10.00%
9: 10.00% real 2m7.768s
user 2m4.405s
sys 0m0.038s
chinsung@gentoo ~/workspace/test/Debug $ time ./test
0: 10.00%
1: 10.00%
2: 10.00%
3: 10.00%
4: 10.00%
5: 10.00%
6: 10.00%
7: 10.00%
8: 10.00%
9: 10.00% real 2m7.269s
user 2m4.077s
sys 0m0.025s 前一次為進行inline最佳化的情形，後一次為沒有作inline最佳化的情形，兩次結果相差不大，甚至各項指標後者還要好一些，不知是何緣由... ================================================================================= random函數不是ANSI C標準，不能在gcc,vc等編譯器下編譯通過。 可改用C++下的rand函數來實現。 1、C++標準函數庫提供一隨機數產生器rand，返回0－RAND_MAX之間均勻分布的偽隨機整數。 RAND_MAX必須至少為32767。rand()函數不接受參數，預設以1為種子（即起始值）。 隨機數產生器總是以相同的種子開始，所以形成的偽隨機數列也相同，失去了隨機意義。（但這樣便於程式調試）
2、C++中另一函數srand（），可以指定不同的數（不帶正負號的整數變元）為種子。但是如果種子相同，偽隨機數列也相同。一個辦法是讓使用者輸入種子，但是仍然不理想。
3、 比較理想的是用變化的數，比如時間來作為隨機數產生器的種子。 time的值每時每刻都不同。所以種子不同，所以，產生的隨機數也不同。
// C++隨機函數（VC program）
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
#define MAX 100
int main(int argc, char* argv[])
{ srand( (unsigned)time( NULL ) );//srand()函數產生一個以目前時間開始的隨機種子.應該放在for等迴圈語句前面 不然要很長時間等待
for (int i=0;i<10;i++)
cout<<rand()%MAX<<endl;//MAX為最大值，其隨機域為0~MAX-1
return 0;
}
二、rand()的用法
rand()不需要參數，它會返回一個從0到最大隨機數的任意整數，最大隨機數的大小通常是固定的一個大整數。 這樣，如果你要產生0~10的10個整數，可以表達為：
int N = rand() % 11;
這樣，N的值就是一個0~10的隨機數，如果要產生1~10，則是這樣：
int N = 1 + rand() % 10;
總結來說，可以表示為：
a + rand() % n
其中的a是起始值，n是整數的範圍。 a + rand() % (b-a+1) 就表示 ａ～ｂ之間的一個隨機數若要0~1的小數，則可以先取得0~10的整數，然後均除以10即可得到隨機到十分位的10個隨機小數，若要得到隨機到百分位的隨機小數，則需要先得到0~100的10個整數，然後均除以100，其它情況依此類推。
通常rand()產生的隨機數在每次啟動並執行時候都是與上一次相同的，這是有意這樣設計的，是為了便於程式的調試。若要產生每次不同的隨機數，可以使用srand( seed )函數進行隨機化，隨著seed的不同，就能夠產生不同的隨機數。
如大家所說，還可以包含time.h標頭檔，然後使用srand(time(0))來使用目前時間使隨機數發生器隨機化，這樣就可以保證每兩次運行時可以得到不同的隨機數序列(只要兩次啟動並執行間隔超過1秒)。 |
