c++生成随机数详解(包含可执行代码)

Posted 2022-06-17 bitcarmanlee

1.rand

c++中生成随机数最简单的方式就是rand函数。而且rand函数位于stdlib.h头文件中，不需要额外的再引入。

int	 rand(void) __swift_unavailable("Use arc4random instead.");

从rand的函数签名不难看出其返回的是一个int类型。

#include<iostream>
#include<ctime>
using namespace std;


void run1() 
    for(int i=0; i<3; i++) 
        std::cout<<"rand() is: "<<rand()<<std::endl;
    
    std::cout<<"RAND_MAX is: "<<RAND_MAX<<std::endl;

run1方法的输出为

rand() is: 16807
rand() is: 282475249
rand() is: 1622650073
RAND_MAX is: 2147483647

2.srand

rand函数生成的是伪随机数。伪随机数的意思是，不管运行多少次，每次运行的结果都是一致的。为了解决伪随机数的问题，可以采用srand函数。

srand的函数签名为

void	 srand(unsigned) __swift_unavailable("Use arc4random instead.");

可见要想使用srand，需要传入一个unsigned类型，一般就可以使用time方法。

void run2() 
    srand((unsigned)time(NULL));
    for(int i=0; i<3; i++) 
        std::cout<<"srand() is: "<<rand()<<std::endl;
    

上述输出为

srand() is: 1462514084
srand() is: 376386226
srand() is: 1583959967

3.生成一定区间的整数

上面的分析我们看出rand函数返回的是int整数，如果我们想要返回一定范围内的整数，该怎么办？
c++中没有直接相关的内置函数，不过我们可以通过简单的方式就可以满足上面的要求。

3.1 生成[a,b)左开右闭区间整数

可以直接套用公式rand()%(a-b) + a
上面的公式也很好理解，rand()%(a-b)的范围是[0, b-a)，则[0, b-a) + a的范围就是[a, b)

// 生成[0, 2)区间整数，也就生成0或者1
void run3() 
    srand((unsigned)time(NULL));
    int count0 = 0, count1 = 0;
    for(int i=0; i<10000; i++) 
        int num = (rand() % (2 - 0)) + 0;
        if (num == 0) count0++;
        else if (num == 1) count1++;
    
    cout<<"count0 is: "<<count0<<endl;
    cout<<"count1 is: "<<count1<<endl;

代码运行结果为

count0 is: 4996
count1 is: 5004

3.2 生成(a,b]左闭右开区间整数

公式为rand()%(a-b) + a +1

void run4() 
    srand((unsigned)time(NULL));
    int count1 = 0, count2 = 0;
    for(int i=0; i<10000; i++) 
        int num = (rand() % (2-0)) + 0 + 1;
        if (num == 1) count1++;
        else if (num == 2) count2++;
    
    cout<<"count1 is: "<<count1<<endl;
    cout<<"count2 is: "<<count2<<endl;

3.3 生成[a,b]闭区间

公式为rand() % (b-a+1) + a

void run5() 
    srand((unsigned)time(NULL));
    int count0 = 0, count1 = 0, count2 = 0;
    for(int i=0; i<10000; i++) 
        int num = (rand() % (2-0+1)) + 0;
        if (num == 0) count0++;
        else if (num == 1) count1++;
        else if (num == 2) count2++;
    
    cout<<"count0 is: "<<count0<<endl;
    cout<<"count1 is: "<<count1<<endl;
    cout<<"count2 is: "<<count2<<endl;

4.生成浮点数

平时还经常需要生成0-1之间的浮点数表示概率，可以直接使用公式
rand() / RAND_MAX
注意的是c++整数除法为取整，所以需要将其转成double类型。

void run6() 
    srand((unsigned)time(NULL));
    for(int i=0; i<10; i++) 
        cout<<(double)rand()/RAND_MAX<<endl;
    

0.68945
0.578391
0.0133102
0.704486
0.291283
0.590195
0.398975
0.569631
0.794225
0.54148