随机数不随机呀——rand()与srand()

写程序，经常会用到随机数，但是，真正理解的貌似不多吧。先看几个程序和运行结果吧：

#include<string.h>#include<iostream>#include<time.h>using namespace std;void fun();int main(){for(int i = 0;i < 10; i++){fun();}return 0;}void fun(){cout<<rand()%10<<endl;}

大家猜猜上面程序的运行结果是什么样的？那么，运行两次呢？

嗯，我肯定不是逗你玩的，自己可以将上面的程序拷贝过去试试哈。。

那，就肯定有人说了，得用种子哈，用了种子就随机了。那么，请大家看看什么叫用种子吧。

#include<string.h>#include<iostream>#include<time.h>using namespace std;void fun();int main(){for(int i = 0;i < 10; i++){fun();}return 0;}void fun(){srand(time(0));cout<<rand()%10<<endl;}

这段代码中在fun()函数中加入了srand(time(0)),以此来设定种子。然后，大家猜猜，结果是怎么样的呢？

嗯。。当然，你们运行的结果不一定都是4444，但是，基本上是一样的数字（为什么用基本呢？稍后解释）。

 

上面的情况应该是，大多数筒子们所遇到的事情喽，那么，为什么随机数不随机了呢？让我们看看随机数是怎么生成的吧。

       为追求真正的随机序列，人们曾采用很多种原始的物理方法用于生成一定范围内满足精度（位数）的均匀分布序列，其缺点在于：速度慢、效率低、需占用大量存储空间且不可重现等。为满足计算机模拟研究的需求，人们转而研究用算法生成模拟各种概率分布的伪随机序列。伪随机数是指用数学递推公式所产生的随机数。从实用的角度看，获取这种数的最简单和最自然的方法是利用计算机语言的函数库提供的随机数发生器。典型情况下，它会输出一个均匀分布在0和1区间内的伪随机变量的值。其中应用的最为广泛、研究最彻底的一个算法即线性同余法。
　　线性同余法LCG（Linear Congruence Generator）
　　选取足够大的正整数M和任意自然数n0，a，b，由递推公式：
　　ni+1=（af（ni）+b）mod M i=0，1，…，M-1
　　生成的数值序列称为是同余序列。当函数f（n）为线性函数时，即得到线性同余序列：
　　ni+1=（a*ni+b）mod M i=0，1，…，M-1
　　以下是线性同余法生成伪随机数的伪代码：
　　Random（n，m，seed，a，b）
　　{
　　r0 = seed；
　　for （i = 1；i<=n；i++）
　　ri = （a*ri-1 + b） mod m
　　}
　　其中种子参数seed可以任意选择，常常将它设为计算机当前的日期或者时间；m是一个较大数，可以把它取为2w，w是计算机的字长；a可以是0.01w和0.99w之间的任何整数。
　　应用递推公式产生均匀分布随机数时，式中参数n0，a，b，M的选取十分重要。
　　例如，选取M=10，a=b =n0=7，生成的随机序列为{6，9，0，7，6，9，……}，周期为4。
　　取M=16，a=5，b =3，n0=7，生成的随机序列为{6，1，8，11，10，5，12，15，14，9，0，3，2，13，4，7，6，1……}，周期为16。
　　取M=8，a=5，b =1，n0=1，生成的随机序列为{6，7，4，5，2，3，0，1，6，7……}，周期为8。

那么，标准C库中的rand又是怎么回事呢。

1、在标准的C库中函数rand()可以生成0~RAND_MAX之间的一个随机数，其中RAND_MAX 是stdlib.h 中定义的一个整数，它与系统有关。

2、因为rand()函数是按指定的顺序来产生整数，因此每次执行cout<<rand()<<endl;都打印相同的值，所以说C语言的随机并不是真正意义上的随机，有时候也叫伪随机数。

3、为了使程序在每次执行时都能生成一个新序列的随机值，我们通常通过为随机数生成器提供一粒新的随机种子。函数 srand()(来自stdlib.h)可以为随机数生成器播散种子。只要种子不同rand()函数就会产生不同的随机数序列。srand()称为随机数生成器的初始化器。

 

从第2条，我们就可以知道为什么第一段程序总会打印出一样的两组数了。

从第3条，我们知道，只有当srand()给的种子不同时，rand()才会产生不同的随机数序列，一般来说，这个随机种子就用time(0)来设定，time(0)返回的是系统的时间（从1970.1.1午夜算起），单位：秒。而，因为程序执行速度过快，在1秒内执行完上面的第二段程序基本不存在什么问题，这就导致了，所有srand()所用的种子都是一样滴，那么，返回一样的随机值也就不为怪了。如果，碰巧，上面的程序没能在同一秒内完成，那么，就会产生44445555类似的情况了。

 

那么，我们到底该如何获取到真正的随机数呢？

答案是，这个真是太不容易了，一般人都不知道，当然也包括我。

 

那么，为了得到还算比较随机的随机数，怎么办呢？

每个人的办法可能不尽相同。我的办法就是，每次设定种子时，这样设定srand(time(0) + rand())。有人可能会问，为什么要这样设定呢？是这样的，之所以加time(0)，是为了在每次运行的时候，起始种子都不一样，这样，你先后运行两次程序以后，得到的随机序列基本不可能相同。而加上rand()是为了在每次调用前给种子加一个伪随机数，这样，就会让种子在每次调用的时候都不同了。当然，这样构造出来的也不能叫做真正的随机数，仅仅是伪随机数而已。。

 

下面就是用srand(time(0) + rand())以后的代码及运行结果：

#include<string.h>#include<iostream>#include<time.h>using namespace std;void fun();int main(){for(int i = 0;i < 10; i++){fun();}return 0;}void fun(){srand(time(0) + rand());cout<<rand()%10<<endl;}

以上代码两次运行结果：

只能说，效果还算不错。望大家多加探索，找出更好的方法来进行分享哦。