Gruntle Software & Testing

Av Stewart TristianPublicerad den Publicerad i Guider

Denna handledning beskriver användningen av funktionerna rand() och srand() i detalj för att generera slumpmässiga tal i C++:

Många gånger behöver vi använda slumpmässiga tal i våra program för att skapa simuleringar eller spel och andra program som kräver slumpmässiga händelser.

Till exempel, I ett tärningsspel kommer samma sida att dyka upp varje gång vi kastar tärningarna utan slumpmässiga händelser, vilket ger oönskade resultat.

Därför är det nödvändigt att vi har en slumpgenerator till vårt förfogande. I den fysiska miljön kan vi få slumpmässiga händelser genererade, men det är inte möjligt när det gäller datorer.

Detta beror på att allt i datorer är binärt, dvs. 0 eller 1 (sant eller falskt) och inget däremellan. Datorer genererar vanligtvis förutsägbara händelser och kan inte generera slumpmässiga händelser.

Istället simulerar datorer slumpmässighet, vilket görs med hjälp av pseudo-slumpmässig talgenerator (PRNG). . C++ har en slumptalsgenerator och kan användas i många av programmen.

I den här handledningen kommer vi att diskutera funktionerna/metoderna för att generera slumpmässiga tal i C++ i detalj.

Pseudo-Random Number Generator (PRNG) i C++

I allmänhet kan en pseudo slumpmässig talgenerator (PRNG) definieras som ett program som tar ett startnummer och omvandlar det till ett annat nummer som skiljer sig från startnumret med hjälp av matematiska operationer.

Denna process utförs upprepade gånger genom att man varje gång tar det senast genererade numret. Varje gång genereras ett nummer som inte har något samband med de tidigare numren. På så sätt kan detta program generera en serie nummer som verkar slumpmässiga.

Språket C++ har en inbyggd pseudo-slumpmässig talgenerator och tillhandahåller två funktioner rand () och srand () som kan användas för att generera slumpmässiga tal.

Låt oss diskutera dessa två funktioner i detalj.

rand- och srand-funktioner i C++

srand ()

Funktionsprototyp: void srand (unsigned int seed);

Parametrar: seed - Ett heltalsvärde som ska användas som seed av algoritmen för pseudo slumpmässiga talgeneratorer.

Returvärde: Ingen

Beskrivning: Funktionen srand används för att initialisera sekvensen av pseudo slumpmässiga tal med en parameter som kallas "random seed". Den gör att resultatet av funktionen rand ser slumpmässigt ut. Annars kommer resultatet av funktionen rand () att vara detsamma varje gång vi anropar den.

Om vi såddar slumptalsgeneratorn med funktionen srand () kommer den alltså att starta generatorn från den punkt som är beroende av det argumentvärde som skickas till srand. Om vi ställer in slumptalsgeneratorn med systemtiden Till exempel, före det första anropet till funktionen rand (), så kommer den att generera slumptalen varje gång vi kör programmet.

Observera att vi vanligtvis behöver anropa funktionen srand () endast en gång innan vi anropar funktionen rand () och inte varje gång vi genererar slumpmässiga tal.

rand ()

Funktionsprototyp: int rand (void);

Parametrar: ingen

Returvärde: Ett heltalsvärde mellan 0 och RAND_MAX.

Beskrivning: Funktionen rand () genererar nästa slumpmässiga tal i sekvensen. Det genererade talet är ett pseudo slumpmässigt heltal mellan 0 och RAND_MAX. RAND_MAX är en konstant i huvudet som vanligtvis är satt till värdet 32767. 

 #include #include #include int main() { std::rand(static_cast(std::time(nullptr))); for (int count=1; count <= 100; ++count) { std::cout <<std::rand() <<"\t"; // visa 5 slumpmässiga tal per rad if (count % 5 == 0) std::cout <<"\n"; } return 0; }

Utgång:

I programmet ovan har vi genererat de första 100 slumpmässiga numren genom att ange systemklockan som seed för srand-funktionen. I det här programmet har vi använt både srand- och rand-funktionerna. Observera att eftersom systemklockan används som seed, kommer det genererade resultatet att vara annorlunda varje gång vi kör programmet.

Skillnaden mellan rand () och srand ()

rand() srand()
Används för att generera slumpmässiga nummer. Sätter PRNG som används av funktionen rand ().
Anropas så många gånger som vi vill för att generera slumpmässiga nummer. Ringde bara en gång för att se slumpgeneratorn.
Tar inte emot några argument. Tar emot parametern som används för att skapa slumpmässiga talgeneratorn.
Återger sekvensen av slumptal varje gång den anropas. Återger inget värde.

C++ slumpmässig float

Funktionen rand () som vi har sett ovan returnerar som standard ett heltalsvärde, vilket i vissa fall kan orsaka ett överflöde. Vi kan därför använda float- eller dubbelvärde. Vi kan generera slumpmässiga tal i floatformat genom att omvandla returvärdet av funktionen rand () till "float".

Följande kommer alltså att generera ett slumpmässigt tal mellan float 0,0 och 1,0 (båda inkluderade). 

 cout< 
 På samma sätt kommer nedanstående rad att generera ett slumpmässigt tal mellan 1,2 och 3,4. 
 cout<<1,2 + static_cast (rand()) / ( static_cast (RAND_MAX/(3,4-1,2))); 
 I exemplet nedan använder vi oss av slumpmässig float för att generera resultatet. 
 C++ slumpmässigt nummer mellan 0 och 1 
 Vi kan använda funktionerna srand () och rand () för att generera slumpmässiga tal mellan 0 och 1. Observera att vi måste omvandla resultatet av funktionen rand () till ett decimalvärde, antingen float eller double. 
 Standardvärdet för funktionen rand (), dvs. heltal, är otillräckligt för att visa slumpmässiga tal mellan 0 och 1 som är bråk. 
 C++-programmet nedan visar de fem första slumpmässiga talen mellan 0 och 1. 
 #include #include using namespace std; int main() { cout<<"Slumpmässiga tal genererade mellan 0 och 1:"< ="" ="" cout="" endl;="" for="" i="" i++)="" null="" pre="" rand()="" rand_max="" return="" srand(="" {="" }="" }="">
 Utgång  : 
 Vi ser att programmets resultat är ett slumpmässigt tal mellan 0 och 1 som är bråk. 
 Om vi inte kastar returvärdet av funktionen rand () till float eller double får vi 0 som slumpmässigt tal. 
 C++ slumpmässigt nummer mellan 1 och 10 
 Nästa exempel är att generera slumpmässiga tal mellan 1 och 10. Följande är C++-programmet som genererar slumpmässiga tal. 
 Vi anropar srand-funktionen med systemklockan och anropar sedan rand-funktionen med modul 10-operatorer. 
 #include #include #include using namespace std; int main() { srand(time(0)); // Initialisera slumptalsgeneratorn. cout<<"Slumptal genererade mellan 1 och 10:"< ="" cout="" for(int="" i="0;i10;i++)" pre="" return="" }="">
 Utgång: 
 I programmet ovan genererar vi de första 10 slumpmässiga talen mellan 1 och 10. Observera att varje gång programmet körs kommer det att generera olika uppsättningar av tal på grund av att srand-funktionen anropas. 
 Ofta ställda frågor 
 F #1) Vilken är headerfilen för Random-funktionen i C++? 
 Svar:  Funktionerna för att generera slumptal, rand och srand, definieras i <  cstdlib  > rubrik i C++. 
 F #2) Vad är Rand_max i C++? 
 Svar: RAND_MAX  är en konstant i header som vanligtvis är satt till värdet 32767. Den pseudo slumpmässiga talgeneratorn (PRNG) genererar slumpmässiga tal mellan 0 och RAND_MAX. 
 F #3) Hur fungerar slumpfunktionen? 
 Svar:  C++ stöder två slumpfunktioner, dvs.  srand () och rand ( ).  Funktionen srand () ger slumptalsgeneratorn en fräsning som används av funktionen rand (), som genererar en slumptalssekvens beroende på den ursprungliga fräsningen. 
 F #4) Hur kan du hantera tiden? 
 Svar:  Funktionen srand skapar ett frö för den pseudotillfälliga talgenerator (PRNG) som används av funktionen rand (). Det är standard att använda resultatet av ett anrop till time (0) som frö. Denna time-funktion returnerar värdet, ett antal sekunder sedan 00:00 timmar, 1 januari 1970, UTC (aktuell UNIX-tidsstämpel). 
 Värdet på seed ändras alltså varje sekund, vilket innebär att varje gång srand anropas med tidsfunktionen genereras en ny uppsättning slumpmässiga tal. 
 Slutsats 
 Vi har diskuterat generering av slumpmässiga tal i detalj i den här handledningen. Programmeringsspråk och datorer genererar inte slumpmässiga tal eftersom de är utformade för att ge förutsägbara resultat. Därför måste vi simulera slumpmässighet. 
 För att simulera slumpmässighet använder vi oss av en pseudo slumpgenerator (PRNG) som finns inbyggd i C++. Med hjälp av de två funktionerna rand () och srand () kan vi generera slumpmässiga tal i C++. 
 Funktionen srand () används för att ge ett frö för att generera slumpmässiga tal medan funktionen rand () genererar nästa slumpmässiga tal i sekvensen.
Scrolla till toppen