浅析C语言中的随机数的应用

1、浅析 C+语言中的随机数的应用摘要：该文针对 C+语言中的随机数生成以及使用方 法进行分析和探讨， 主要对各种随机数的生成算法进行设计。在 C+中，随机数的生成主要通过函数文件中的ramt ()和srand ()函数。首先，阐述 rarut ()和 srand ()两种函数 共同的使用方法和模式，并分析了各自的缺点，然后以现实 中的问题和实际的题目为例，通过实际编程来阐释随机数生 成函数的使用方法，实现了不同概率的随机数的产生、不连 续的随机数的产生等方法。关键词：随机数；伪随机数；种子；随机数生成器 中图分类号：TP311 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044 ( 2017) 0

2、8-0098-031 概述经过对 C+语言的学习， 笔者发现书中对于随机函数的 使用只是一概而过，没有进行深入的阐释和联想。文献是到 “其实计算机不会产生绝对随机的随机数，只能产生“伪随 机数”。其实绝对随机的随机数只是一种理想的随机数， 计 算机只能生成相对的随机数，即伪随机数。实际上，系统是 将 032767 之间的整数“随意”地排成了一个“随机数表”， 程序第一次调用 rand ()函数是取“随机数表”中的第一个， 第二次调用 rand ()函数是取“随机数表”的第二个，由此 类推。即使我们运行了多次，但都是在同一个系统上，而同 一个系统产生的“随机数表”又始终是相同的，因此每一次 运行

3、的结果都是一样的。 ”现有文献大都集中在介绍随机函 数的用法，本文从实际应用出发，分析和研究各种不同类型 随机数的生成算法，并进行实验分析。2 随机数的生成的原理(C+匡架下)2.1C+中随机数的定义C+语言中使用 cstdlib 中的函数 rand ()进行生成，但 生成的只是伪随机数。因为 rand ()的内部实现是用线性同 余法做成的，生成随机数时，需要指定一个种子，用 srand ()来设置 rand ()产生随机数时的随机数种子，如果每次 srand ()都设相同值，rand ()所产生的随机数值每次就会 一样。通常可以利用 time(0)的返回值或NULL 来当做 seed， 这样

4、可以输出不同的随机数。2.2 随机数随机重现试验 线性同余法产生对随机数是伪随机数，下面进行试验， 测试具体伪随机数的特点。通过图 1 的实验结果，可以发现当给予相同的随机数函 数种子时，他会输出相同的数字，这就是“伪随机数”名字 的来历。为了设计出不同的随机函数，C+引入函数 time (0)(电脑上确切的时间) ，用 time( 0)作为种子，可以实现随机数函数每次的种子都不同，从而产生出不同的随机数，让 数字的产生更加接近随机。2.3 验证伪随机数是否足够随机的实验通过图 2，由此看出 0-9 的各个数字，当随机数数量足 够多时，产生概率是近似相同的，因此Fang （）函数产生的伪随机数

5、是可以近似看作随机数的。3 随机数常见的使用方法3.1 随机数小数（不考虑进位）的产生随机数产生器 rand （）是根据其后%n 中的 n 来确定产 生的数字的，会产生出所有小于 n 的整形数字（包括 0），由 于 C+语言中% （取余函数）只能输出整数，所以随机小数是 不能直接产生的，必须运用其他方式。从图 3 可以看出，虽然 rand （）函数只能输出整数，但 通过除法运算，可以输出小数，再加上整数就可以输出具有 大于 1 的随机小数，通过实验结果可以证明算法的正确性。3.2 随机数小数（考虑进位）的产生通过对 rand （）函数产生数据的数字类型变换从而为浮 点数创造了可能， /10 可

6、以制造出一位小数， /100 可以制造 出两位小数，如果想随机输出 3-5 之间的小数只需要将 %n 中 的 n 改为大于10 的数字，通过小数点进位的方式来进行。 例如：图 4 这为小数随机数（跨位数）的生成算法分析：关于进位，可以看做是大于 1 的小数和整数的相 加，通过 rand ()随机输出 0-20 的随机数，除以 10 后，便 成为随机输出 0.0-2.0 之间的随机小数， 加上 3 后成为随机输 出 3.0-5.0 之间的随机数，根据实验结果，这种算法正确。3.3 任意数的随机输出C+中 rand ()只能通过取余函数来进行模拟，如果要 随机出特定的随机数，譬如1、4、5、9 这

7、四个随机数，我们可以通过 if 来进行筛选。分析：随机数只能连续输出，如果要输出特定的数字只 能依靠if 判断语句，进行随机数的筛选，如果是特定的数字 就输出，不是就继续随机输出下一个数字。通过图实验结果 证明这种算法正确。3.4 不同比例随机数输出 在实际生活中随机数的输出概率并不均等，那么依靠C+语言中，运用 rand()函数仍可以进行输出，例如 0、1、2、3、4、 5、 6 这些数字，而 0、 1 、 2、 3 这三个数字比其他 数字更容易输出 50%。分析：第一 ?for 循环按等比例输出随机数，第二个 for 循环通过再次随机输出特定相同数字相同的次数，通过判断 语句，只打印比例多出来的数字，从而使特定数字多出 50% 的概率输出，通过实验结果，得出这种算法是正确的。3.5 任意 0、 1 串的输出 在实际编程操作中， 很多时候都要运用 0、1 串的输出分析：运用 for ()循环进行具体次数的输出使字符串的 输出更加方便。4 小结 我们在生活中也会遇到很多有关随机数的问题，如随机抽奖，随机点名等等。本文介绍了 C+中随机数的使用以及