【c++】rand()随机函数的应用(一)——rand()函数详解和实例

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【c++】rand()随机函数的应用(一)——rand()函数详解和实例。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

c++语言中可以用rand()函数生成随机数,今天来探讨一下rand()函数的基本用法和实际应用。

本系列文章共分两讲,今天主要介绍一下伪随机数生成的原理,以及在伪随机数生成的基础上,生成随机数的技巧,下一讲主要介绍无重复随机数生成的方法和舒尔特方格数字生成的实例。本文采用循序渐进的方式逐步介绍,并且贴上了实际测试的代码和结果。有不详和不实之处,请各位大神批评指正。

c++ rand,C与C++,程序与算法,c++,开发语言,算法

 

目录

一、rand()函数的几个要点

1、rand()函数所在库

2、rand()函数的范围

3、rand()函数为伪随机数

4、线性同余算法简介

二、rand()函数的基本使用技巧

1、单独使用

2、配合srand()函数使用

(1)srand()函数原型

(2)所在库也是cstdlib

(3)srand()的作用

3、配合time()或getpid()使用

(1)time(NULL)函数

(2)getpid()函数

三、rand()函数的扩展功能

1、生成0~n(n>1)随机整数

2、生成n~m(n1)范围内的随机整数,m-n>


一、rand()函数的几个要点

1、rand()函数所在库

rand()函数原型:int rand(void); 

所在的库为cstdlib,所以使用时需要引入cstdlib头文件。

2、rand()函数的范围

当为int型时,随机数的范围为0~32767。

3、rand()函数为伪随机数

rand()的内部实现是用线性同余法做的,它不是真的随机数,因其周期特别长,故在一定的范围里可看成是随机的。

4、线性同余算法简介

线性同余算法是一种迭代算法,每次迭代计算出的结果就是伪随机数,其迭代公式为:

c++ rand,C与C++,程序与算法,c++,开发语言,算法                                                                    (1)                      

式中:

c++ rand,C与C++,程序与算法,c++,开发语言,算法为第c++ rand,C与C++,程序与算法,c++,开发语言,算法次迭代值;

为第次迭代值;

、为常数;

为随机数范围(由rand()数据类型确定,如果为int,则为32768);

公式第一次迭代

c++ rand,C与C++,程序与算法,c++,开发语言,算法

所用的为初始值,也称为种子(seed),也就是当、、都确定后,随机数的序列是由值决定的,而系统默认其值为1

二、rand()函数的基本使用技巧

1、单独使用

单独使用rand()函数示例代码如下:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <windows.h>
using namespace std;

int main()
{
	while(1)
	{
		cout<<rand()<<endl;
		Sleep(1000);	
	}	
}

经过多次测试,发现这样一个规律,每次运行程序时,产生的随机数序列都是一样的,都固定不变为[41,18467,6334,26500,...],如下图所示。因为我们在程序中没有设定,而系统默认值为1,所以根据(1)式算出来的为随机数序列值都是一样的。

41
18467
6334
26500
19169
15724
11478
29358
26962
24464
5705
28145
23281
16827
9961
491

2、配合srand()函数使用

(1)srand()函数原型

void srand (usigned int seed)

(2)所在库也是cstdlib

(3)srand()的作用

用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。参数seed是整数,当改变seed值时,产生的伪随机数序列就会发生改变。在程序中设定seed=0,如下所示。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <windows.h>
using namespace std;

int main()
{
	while(1)
	{
		srand(0);
        cout<<rand()<<endl;
		Sleep(1000);	
	}	
}

运行程序后,发现伪随机数序列发生变化了,如下图所示。

38
7719
21238
2437
8855
11797
8365
32285
10450
30612

3、配合time()或getpid()使用

使用srand()函数,改变seed数值,可以改变伪随机数的序列。每次要想生成不同的伪随机数序列,就要手动改变seed值,也不是很方便。所以,最好的办法是每次运行程序,seed值都可以自动改变。通常可以利用time(NULL)或getpid()的返回值作为seed。

(1)time(NULL)函数

time(NULL)的返回值为当前时间的时间戳(以秒为单位),比如2023-8-2 17:19:04对应的时间戳数值为1690967944。所以每次运行时间不一样,通过srand()函数给rand()函数设定的seed的值也不一样,因此产生的随机数序列也就不一样了。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <windows.h>

using namespace std;

int main()
{
	srand(time(NULL));
	while(1)
	{
		cout<<rand()<<endl;
		Sleep(1000);
	}
	
}

下边是两次运行的结果,可见产生的随机序列不一样了。

28572
10647
18752
10924
2469
21939
7821
17697
30059
16936
9742
13113
23443
17313
28729
2282
24264
19083
6048
13814
26147
8260
3416
16741
2642
15228
4765
25104
30495
26600

(2)getpid()函数

getpid是一种函数,功能是取得进程识别码,许多程序利用取到的此值来建立临时文件,以避免临时文件相同带来的问题。

getpid()函数需要引入的头文件有stdio.h、unistd.h和sys/types.h。

调试程序代码如下:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
using namespace std;

int main()
{
	srand(getpid());
    while(1)
	{
		cout<<rand()<<endl;
		Sleep(1000);	
	}	
}

分别执行两次程序生成的伪代码随机数序列也不相同,结果如下:

5721
5487
18939
28251
29922
6470
2914
16807
14781
32440
28228
15685
28899
30711
4193
17378
25105
4253
4132
15548
3930
16509
23440
17039

getpid函数与time(NULL)函数不同之处是:

第一、time(NULL)获取的是时间戳值,所以与程序的进程无关,无论进程相同还是不同,只要调取函数的时间不一样,那么生成的seed值就不一样。

第二、getpid函数是程序的进程识别码,所以在同一个程序的进程内多次调用函数,生成的seed值是一样的。只有在不同的进程内调用,seed值才会改变。

三、rand()函数的扩展功能

1、生成0~n(n>1)随机整数

rand()函数生成的随机数范围为0~32767,那么要想让范围变为0~m(m<32767),只需要用rand()对m+1求余即可。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
using namespace std;

int main()
{
	int m;
	cin>>m; 
//	srand(getpid());
	srand(time(NULL));
	while(1)
	{
		cout<<rand()%(m+1)<<endl;
		Sleep(1000);
	}
	
}

2、生成n~m(n<m,m-n>1)范围内的随机整数

要想让rand()函数生成的随机数范围为n~m(n<m,m-n>1),只需要用rand()对(m-n+1)求余,再加n即可。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
using namespace std;

int main()
{
	int m,n;
	cin>>n>>m; 
//	srand(getpid());
	srand(time(NULL));
	while(1)
	{
		cout<<rand()%(m-n+1)+n<<endl;
		Sleep(1000);
	}
	
}

(未完待续)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-717716.html

到了这里,关于【c++】rand()随机函数的应用(一)——rand()函数详解和实例的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 伪随机生成器(rand函数),随机数种子(srand函数)详细解读与分析:

    a.生成随机数; b.生成0~100以内的随机数 c.随机数的连续输出及其连续输出情况讲解与分析 首先我们来看一下rand函数(伪随机数生成器):   rand函数,即伪随机数生成器,该函数返回类型为整型,没有参数,即产生一个在(0-rand_max(十六进制的ox7ffff转化为整数即32767)的一个

    2024年02月11日
    浏览(50)
  • C语言中随机数的生成(rand函数和srand函数)

    CSDN话题挑战赛第2期 参赛话题:学习笔记 学习之路,长路漫漫,写学习笔记的过程就是把知识讲给自己听的过程。这个过程中,我们去记录思考的过程,便于日后复习,梳理自己的思路。学习之乐,独乐乐,不如众乐乐,把知识讲给更多的人听,何乐而不为呢? 目录 一.rand函

    2024年02月04日
    浏览(42)
  • C语言随机数的产生(rand、srand、time函数细节讲解)

    先上代码,再详细解释: 我们先来查询下rand函数 网站旧版我放在这儿,可以查询库函数等https://legacy.cplusplus.com/reference/cstring/strcat/ rand函数的头文件是stdlib.h。 rand函数无需传参数,返回类型是一个伪随机的整数范围是0到RAND_MAX。那这个RAND_MAX所对应的值是多少呢?我们同样

    2024年02月08日
    浏览(50)
  • C++ 中的 rand() 函数

    rand() 函数不需要参数,它会返回一个从 0 到最大随机数之间的任意整数。 最大随机数的大小通常是固定的一个大整数,例如 RAND_MAX 。 要生成介于 0 和 99 之间的随机整数,可以使用取模运算: int num = rand() % 100; 这样, num 的值就是一个 0 到 99 之间的随机数。 在使用 rand() 之

    2024年04月29日
    浏览(77)
  • C++的rand()函数详细用法

    rand() 函数是C++标准库中的一个伪随机数生成器,它返回一个在0到 RAND_MAX 之间的整数,其中 RAND_MAX 是一个常量,通常定义为32767。由于 rand() 函数生成的随机数序列是固定的,因此在使用 rand() 函数之前,通常需要调用 srand() 函数初始化随机数种子。 srand() 函数接受一个无符号

    2024年02月15日
    浏览(60)
  • 【MATLAB第79期】基于MATLAB的数据抽样合集(sobol、LHS拉丁超立方抽样、Halton、正交/均匀设计、随机rand函数)

    [a b]区间随机数生成: A=a+(b-a)rand(m,n) m:待生成矩阵A的行数 n: 待生成矩阵A的列数 示例:生成-5到5之间的随机数 A = randi - 整数均匀随机分布 A= A = A = 每个正交表都有一个表头符号,记作LN(mk),表示该正交表有N行k列,每一列由整数1,2,…,m组成。 用表LN(mk)安排试验时,

    2024年02月02日
    浏览(53)
  • 【C++】STL 算法 - 排序算法 ( 合并排序算法 - merge 函数 | 随机排序算法 - random_shuffle 函数 | 反转序列算法 - reverse 函数 )

    在 C++ 语言 的 标准模板库 ( STL , STL Standard Template Library ) 中 , 提供了 merge 合并排序算法函数 用于 将 两个已排序好的容器 合并成一个新的已排序的容器 ; merge 合并排序算法 函数原型 如下 : 参数解析 : InputIterator1 first1 参数 : 有序 输入 容器 1 的 迭代器范围 的 起始迭代器 (

    2024年01月18日
    浏览(48)
  • C++程序设计函数部分(定义+实例)

    目录 1、内联函数 2、默认形参值函数 3、重载函数 4、系统函数 (1)定义 在函数前面加上 inline 申明 eg: inline double CalArea(double radius) { return 3.14*radius*radius; } void main() { double r(3.0); double area; area=CalArea(r); coutareaendl; } (2)作用 提高运行的速度。 对于一些程序代码小,运行时间

    2023年04月14日
    浏览(50)
  • 【C++】:拷贝构造函数与赋值运算符重载的实例应用之日期类的实现

    🔑日期类的实现,将按以下声明依次进行,其中因为Print函数比较短,直接放到类里面让其变成内联函数 🔑而我们实现日期类经常要用到某月有多少天,在这里先把获得某月有多少天的函数实现出来。实现时先检查传参有没有问题,在注意把数组设置成静态的,出了作用域

    2024年02月08日
    浏览(63)
  • hive 随机抽样 distribute by rand() sort by rand() limit n

    在分析或者处理大规模数据时,由于数据量较大时,一般只能随机抽样一部分的数据来分析,那么如何进行随机抽样呢? 下面有几种方法,目前常用的是 distribute by rand() sort by rand() limit n order by rand() : order by 是全局的,比较耗时, 只有一个reduce,是真正的随机 sort by rand()

    2023年04月23日
    浏览(63)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包