C语言随机数生成教程(rand和srand用法)

在实际编程中，我们经常需要生成随机数，例如，贪吃蛇游戏中在随机的位置出现食物，扑克牌游戏中随机发牌。

在C语言中，我们一般使用 <stdlib.h> 头文件中的 rand() 函数来生成随机数，它的用法为：

int rand (void);

void 表示不需要传递参数。

C语言中还有一个 random() 函数可以获取随机数，但是 random() 不是标准函数，不能在 VC/VS 等编译器通过，所以比较少用。

rand() 会随机生成一个位于 0 ~ RAND_MAX 之间的整数。

RAND_MAX 是 <stdlib.h> 头文件中的一个宏，它用来指明 rand() 所能返回的随机数的最大值。C语言标准并没有规定 RAND_MAX 的具体数值，只是规定它的值至少为 32767。在实际编程中，我们也不需要知道 RAND_MAX 的具体值，把它当做一个很大的数来对待即可。

下面是一个随机数生成的实例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
  int a = rand();
  printf("%d\n",a);
  return 0;
}

运行结果举例：
193

随机数的本质

多次运行上面的代码，你会发现每次产生的随机数都一样，这是怎么回事呢？为什么随机数并不随机呢？

实际上，rand() 函数产生的随机数是伪随机数，是根据一个数值按照某个公式推算出来的，这个数值我们称之为“种子”。种子和随机数之间的关系是一种正态分布，如下图所示：

C语言随机数和种子之间呈正态分布

种子在每次启动计算机时是随机的，但是一旦计算机启动以后它就不再变化了；也就是说，每次启动计算机以后，种子就是定值了，所以根据公式推算出来的结果（也就是生成的随机数）就是固定的。

重新播种

我们可以通过 srand() 函数来重新“播种”，这样种子就会发生改变。srand() 的用法为：

void srand (unsigned int seed);

它需要一个 unsigned int 类型的参数。在实际开发中，我们可以用时间作为参数，只要每次播种的时间不同，那么生成的种子就不同，最终的随机数也就不同。

使用 <time.h> 头文件中的 time() 函数即可得到当前的时间（精确到秒），就像下面这样：

srand((unsigned)time(NULL));

有兴趣的读者请猛击这里自行研究 time() 函数的用法，本节我们不再过多讲解。

对上面的代码进行修改，生成随机数之前先进行播种：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
  int a;
  srand((unsigned)time(NULL));
  a = rand();
  printf("%d\n", a);
  return 0;
}

多次运行程序，会发现每次生成的随机数都不一样了。但是，这些随机数会有逐渐增大或者逐渐减小的趋势，这是因为我们以时间为种子，时间是逐渐增大的，结合上面的正态分布图，很容易推断出随机数也会逐渐增大或者减小。

生成一定范围内的随机数

在实际开发中，我们往往需要一定范围内的随机数，过大或者过小都不符合要求，那么，如何产生一定范围的随机数呢？我们可以利用取模的方法：

int a = rand() % 10;  //产生0~9的随机数，注意10会被整除

如果要规定上下限：

int a = rand() % 51 + 13;  //产生13~63的随机数

分析：取模即取余，rand()%51+13我们可以看成两部分：rand()%51是产生 0~50 的随机数，后面+13保证 a 最小只能是 13，最大就是 50+13=63。

最后给出产生 13~63 范围内随机数的完整代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(){
  int a;
  srand((unsigned)time(NULL));
  a = rand() % 51 + 13;
  printf("%d\n",a);
  return 0;
}

连续生成随机数

有时候我们需要一组随机数（多个随机数），该怎么生成呢？很容易想到的一种解决方案是使用循环，每次循环都重新播种，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
  int a, i;
  //使用for循环生成10个随机数
  for (i = 0; i < 10; i++) {
    srand((unsigned)time(NULL));
    a = rand();
    printf("%d ", a);
  }
  return 0;
}

运行结果举例：
8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

运行结果非常奇怪，每次循环我们都重新播种了呀，为什么生成的随机数都一样呢？

这是因为，for 循环运行速度非常快，在一秒之内就运行完成了，而 time() 函数得到的时间只能精确到秒，所以每次循环得到的时间都是一样的，这样一来，种子也就是一样的，随机数也就一样了。

那么，该如何解决呢？难道就没有办法连续生成随机数了吗？当然有，我们将在《C语言连续生成多个随机数》一节中给出一种巧妙的解决方案。

到此这篇关于C语言随机数生成教程(rand和srand用法)的文章就介绍到这了,更多相关C语言随机数生成内容请搜索小牛知识库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小牛知识库！