C语言之实现随机数产生算法

Posted 2020-06-14 Engineer-Bruce_Yang

随机数，也就是在不同的时刻产生不同的数值。在UNIX操作系统和window的操作系统上，我们知道有一个函数rand，它就是用来产生随机数的函数API接口，那么它的原理如何实现？

如果约定a1=f(seed),an+1=f(an)，那么可以得到一个序列a1,a2,a3..an，那么要制作一个伪随机函数rand，只需要让它每调用一次就返回序列的下一个元素就行。其实就是相当于第1次调用rand返回a1，第2次返回a2，…，第n次返回an，这样每次返回的数值都不一样，也就是相当于随机数了。但是其实不是真正的随机数，真正的随机数是使用物理现象产生的：比如掷钱币、骰子、转轮、使用电子元件的噪音、核裂变等等。这样的随机数发生器叫做物理性随机数发生器，它们的缺点是技术要求比较高。

      在当前的计算机领域，许许多多的随机数算法正是基于这样的原理产生，一般情况下我们在平时使用rand函数的时候，需要种钟子，也就是种随机数种子，确保每一次产生的数值不一样。这时候我们需要一个srand()的函数，然后在一定的时间里time()函数产生不同的序列。

      一般在写的时候是这样:srand(time(NULL)) ;这样就相当于种种子。接下来我们来看一下具体的代码：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
static unsigned int randseed;
/* 实现伪随机数的支持 */
unsigned int Curl_rand(void)
{
  unsigned int r;
  /* 返回一个无符号32位整型的伪随机数. */
  r = randseed = randseed * 1103515245 + 12345;
  return (r << 16) | ((r >> 16) & 0xFFFF);
}

void Curl_srand(void)
{
  /* 产生随机的伪随机数序列。 */
  randseed = (unsigned int) time(NULL);
  Curl_rand();
  Curl_rand();
  Curl_rand();
}

int main(void)
{
	srand();
	unsigned int i ;
	int j = 10;
	printf("产生10个随机数：\n");
	while(j != 0){
		i = Curl_rand() % 100 ;
		printf("i:%d\n",i);
		j-- ;
	}
	return 0 ; 
} 

执行结果：

如果不用这样的算法，我们调用系统实现的接口是这样：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
	//种种子 
	srand(time(NULL));
	int i ;
	int j ;
	for(i = 0 ; i < 10 ; i ++)
	{
		//产生10个100以内的随机数 
		j = rand()%100 ;
		printf("j:%d\n",j);
	} 
	return 0 ;
}

运行结果：