C++ 随机数实现
一、随机数函数
rand() 函数
在 C++ 中可以用 rand() 函数来产生一个 0~RAND_MAX 之间的'伪随机数'。
需要导入一个库:
#include <cstdlib>
- 什么是 RAND_MAX:
它一般是个定值,且大小不可修改,它的大小取决于你的编译器和操作系统,如 Linux 最大可到 2147483647 而 Windows 可能只有 32767 这么小。
可以用如下语句查看:
cout << RAND_MAX << endl;
- 为什么是'伪随机数'呢?
原因是真正的'真随机数'在计算机中是不存在的,随机数算法也是数学公式写的(具体原理可参考相关资料)。
所以这就会导致一个问题:
当在同一个编译器中执行 rand() 语句时都会得到同一套随机数。
为了避免这种情况,可以使用 srand() 初始化随机数种子。
srand() 函数
需要先导入:#include <ctime>
需要随机数的程序一般都需要在最开始执行一次 srand((unsigned)time(NULL)), (time(NULL) 返回自 UTC 时间 1970 年 1 月 1 日 0 点以来的秒数),它的作用是初始化随机数种子,当这种种子不一样时就能产生不同的一套随机数。
要注意,srand() 函数只需要在主函数调用一次,否则可能会生成同一套随机数。
二、算法实现
1、生成 0~n 之间的随机数(包括 0 和 n):
可以用 rand()%(n+1) 来实现
int randint(int n){ return (rand()%(n+1)); }
但是这一方法有个漏洞,那就是如果当 n 大于 RAND_MAX 时,就不能得到期望的结果,在 windows 中尤为明显。
通过 rand()%n 获得区间 [0,n-1] 的随机数有很大局限性,要保证 n 小于 RAND_MAX
2、生成 0~n 之间的随机数(包括 n 和 0):
为了解决上面的问题,可以先执行 rand() 后再除以 RAND_MAX,获得 01 之间的随机实数(因为 RAND_MAX 永远大于 rand() 的返回值),然后扩大 n 倍后四舍五入,获得 [0n] 之间的均匀整数。(虽然在 n 很大时精度不好,但对于普通的应用已经足够了)
long long randint_no_max(long n){
base=(()())/RAND_MAX;
res=(()n*base);
res;
}

