C語言隨機數生成教程(rand和srand用法)

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在實際編程中，我們經常需要生成隨機數，例如，貪吃蛇遊戲中在隨機的位置出現食物，撲克牌遊戲中隨機發牌。

在C語言中，我們一般使用 <stdlib.h> 頭文件中的 rand() 函數來生成隨機數，它的用法為： 

int rand (void);

void 表示不需要傳遞參數。

C語言中還有一個 random() 函數可以獲取隨機數，但是 random() 不是標準函數，不能在 VC/VS 等編譯器通過，所以比較少用。

rand() 會隨機生成一個位於 0 ~ RAND_MAX 之間的整數。

RAND_MAX 是 <stdlib.h> 頭文件中的一個宏，它用來指明 rand() 所能返回的隨機數的最大值。C語言標準並沒有規定 RAND_MAX 的具體數值，隻是規定它的值至少為 32767。在實際編程中，我們也不需要知道 RAND_MAX 的具體值，把它當做一個很大的數來對待即可。

下面是一個隨機數生成的實例： 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
  int a = rand();
  printf("%d\n",a);
  return 0;
}

運行結果舉例：
193

隨機數的本質

多次運行上面的代碼，你會發現每次產生的隨機數都一樣，這是怎麼回事呢？為什麼隨機數並不隨機呢？

實際上，rand() 函數產生的隨機數是偽隨機數，是根據一個數值按照某個公式推算出來的，這個數值我們稱之為“種子”。種子和隨機數之間的關系是一種正態分佈，如下圖所示：

C語言隨機數和種子之間呈正態分佈

種子在每次啟動計算機時是隨機的，但是一旦計算機啟動以後它就不再變化瞭；也就是說，每次啟動計算機以後，種子就是定值瞭，所以根據公式推算出來的結果（也就是生成的隨機數）就是固定的。

重新播種

我們可以通過 srand() 函數來重新“播種”，這樣種子就會發生改變。srand() 的用法為： 

void srand (unsigned int seed);

它需要一個 unsigned int 類型的參數。在實際開發中，我們可以用時間作為參數，隻要每次播種的時間不同，那麼生成的種子就不同，最終的隨機數也就不同。

使用 <time.h> 頭文件中的 time() 函數即可得到當前的時間（精確到秒），就像下面這樣： 

srand((unsigned)time(NULL));

有興趣的讀者請猛擊這裡自行研究 time() 函數的用法，本節我們不再過多講解。

對上面的代碼進行修改，生成隨機數之前先進行播種： 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
  int a;
  srand((unsigned)time(NULL));
  a = rand();
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

多次運行程序，會發現每次生成的隨機數都不一樣瞭。但是，這些隨機數會有逐漸增大或者逐漸減小的趨勢，這是因為我們以時間為種子，時間是逐漸增大的，結合上面的正態分佈圖，很容易推斷出隨機數也會逐漸增大或者減小。

生成一定范圍內的隨機數

在實際開發中，我們往往需要一定范圍內的隨機數，過大或者過小都不符合要求，那麼，如何產生一定范圍的隨機數呢？我們可以利用取模的方法： 

int a = rand() % 10;  //產生0~9的隨機數，註意10會被整除

如果要規定上下限： 

int a = rand() % 51 + 13;  //產生13~63的隨機數

分析：取模即取餘，rand()%51+13我們可以看成兩部分：rand()%51是產生 0~50 的隨機數，後面+13保證 a 最小隻能是 13，最大就是 50+13=63。

最後給出產生 13~63 范圍內隨機數的完整代碼： 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(){
  int a;
  srand((unsigned)time(NULL));
  a = rand() % 51 + 13;
  printf("%d\n",a);
  return 0;
}

連續生成隨機數

有時候我們需要一組隨機數（多個隨機數），該怎麼生成呢？很容易想到的一種解決方案是使用循環，每次循環都重新播種，請看下面的代碼： 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
  int a, i;
  //使用for循環生成10個隨機數
  for (i = 0; i < 10; i++) {
    srand((unsigned)time(NULL));
    a = rand();
    printf("%d ", a);
  }
  return 0;
}

運行結果舉例：
8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

運行結果非常奇怪，每次循環我們都重新播種瞭呀，為什麼生成的隨機數都一樣呢？

這是因為，for 循環運行速度非常快，在一秒之內就運行完成瞭，而 time() 函數得到的時間隻能精確到秒，所以每次循環得到的時間都是一樣的，這樣一來，種子也就是一樣的，隨機數也就一樣瞭。

那麼，該如何解決呢？難道就沒有辦法連續生成隨機數瞭嗎？當然有，我們將在《C語言連續生成多個隨機數》一節中給出一種巧妙的解決方案。

到此這篇關於C語言隨機數生成教程(rand和srand用法)的文章就介紹到這瞭,更多相關C語言隨機數生成內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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