C++ 中隨機函式 rand() 和 srand() 的用法

一、rand()

函式名:   rand

功   能:   隨機數發生器

用   法:   int rand(void);

所在標頭檔案: stdlib.h

函式說明 :

• rand()的內部實現是用線性同餘法做的，它不是真的隨機數，因其週期特別長，故在一定的範圍裡可看成是隨機的。
•  rand()返回一隨機數值的範圍在0至RAND_MAX 間。RAND_MAX的範圍最少是在32767之間(int)。用 unsigned int 雙位元組是65535，四位元組是4294967295的整數範圍。0~RAND_MAX每個數字被選中的機率是相同的。
• 使用者未設定隨機數種子時，系統預設的隨機數種子為1。
• rand()產生的是偽隨機數字，每次執行時是相同的;若要不同,用函式srand()初始化它。

程式示例:

二、srand()

函式名:   srand

功   能:   初始化隨機數發生器

用   法:   void srand(unsigned  int  seed);

所在標頭檔案： stdlib.h

函式說明：

• srand()用來設定rand()產生隨機數時的隨機數種子。
• 引數seed必須是個整數，通常可以利用time(0)的返回值或NULL來當做seed。
• 如果每次seed都設相同值，rand()所產生的隨機數值每次就會一樣。

程式示例:

三、rand()和srand()的關係

rand()和srand()要一起使用，其中srand()用來初始化隨機數種子,rand()用來產生隨機數。

因為預設情況下隨機數種子為1，而相同的隨機數種子產生的隨機數是一樣的,失去了隨機性的意義，所以為使每次得到的隨機數不一樣，用函式srand()初始化隨機數種子。srand()的引數，用time函式值（即當前時間），因為兩次呼叫rand()函式的時間通常是不同的，這樣就可以保證隨機性了。

四、產生一定範圍隨機數的通用表示公式

要取得[a,b)的隨機整數，使用(rand() % (b-a))+ a （結果值含a不含b）。

要取得[a,b]的隨機整數，使用(rand() % (b-a+1))+ a （結果值含a和b）。

要取得(a,b]的隨機整數，使用(rand() % (b-a))+ a + 1 （結果值不含a含b）。

（總的來說，通用公式：a + rand() % n ；其中的a是起始值，n是整數的範圍）

要取得a到b之間的隨機整數，另一種表示：a + (int)b * rand() / (RAND_MAX + 1)。

要取得0～1之間的浮點數，可以使用rand() / double(RAND_MAX)。

五、產生相同的隨機數的原因

計算機的隨機數都是由偽隨機數，即是由小M多項式序列生成的，其中產生每個小序列都有一個初始值，即隨機種子。（注意： 小M多項式序列的週期是65535，即每次利用一個隨機種子生成的隨機數的週期是65535，當你取得65535個隨機數後它們又重複出現了。）

我們知道rand()函式可以用來產生隨機數，但是這不是真真意義上的隨機數，是一個偽隨機數，是根據一個數（我們可以稱它為種子）為基準以某個遞推公式推算出來的一系列數，當這系列數很大的時候，就符合正態公佈，從而相當於產生了隨機數，但這不是真正的隨機數，當計算機正常開機後，這個種子的值是定了的，除非你破壞了系統。

程式示例：

每次執行得到相同的隨機序列：

為得到不同的隨機數序列，則需改變這個種子的值。方法：在開始產生隨機數前，呼叫一次srand(time(NULL))（注意：srand()一定要放在迴圈外面或者是迴圈呼叫的外面，否則的話得到的是相同的隨機數）。

程式示例：

每次執行得到不同的隨機序列：