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C++中的随机数发生器（rand & srand）。

通过 Stewart Tristian发布于 发布在 指南

本教程详细描述了函数rand()和srand()在C++中生成随机数的用法：

很多时候，我们需要在我们的应用程序中使用随机数来制作模拟或游戏以及其他需要随机事件的应用程序。

比如说、 在骰子游戏中，如果没有随机事件，我们每次扔骰子时都会出现同一面，从而产生不理想的结果。

因此，我们有必要有一个随机数发生器供我们使用。 在物理环境中，我们可以有随机事件产生，但当涉及到计算机时，这是不可能的。

这是因为计算机中的一切都是二进制的，即0或1（真或假），中间没有任何东西。 所以计算机通常产生可预测的事件，无法产生随机事件。

相反，计算机模拟随机性，这是用 伪随机数发生器 .C++有一个随机数发生器，可以与许多应用程序一起使用。

在本教程中，我们将详细讨论用C++生成随机数的函数/方法。

伪随机数发生器（PRNG）在C++中的应用

一般来说，伪随机数发生器（PRNG）可以被定义为一个程序，它取一个种子或一个起始数，用数学运算将其转化为与种子不同的其他数字。

这个过程反复进行，每次都取最后生成的数字。 每次生成的数字都与之前的数字无关。 因此，这个程序能够生成一系列看似随机的数字。

C++语言有一个内置的伪随机数生成器，并提供了两个函数rand（）和srand（），可以用来生成随机数。

让我们详细讨论一下这两个功能。

C++中的rand和srand函数

srand ()

功能原型： 空白的srand (unsigned int seed)；

参数： seed - 一个整数值，被伪随机数发生器算法用作种子。

返回值： 无

描述： srand函数用于初始化伪随机数序列，参数称为 "随机种子"。 它使rand函数的输出看起来是随机的。 否则，每次我们调用rand ()函数时，其输出都是一样的。

因此，如果我们用srand()函数给随机数发生器播种，它将从取决于传递给srand的参数值的点开始生成。 如果我们用系统时间设置随机数发生器 比如说、 在第一次调用rand()函数之前，那么它将在我们每次运行程序时生成随机数。

注意，我们通常只需要在调用rand()函数之前调用一次srand()函数，而不是每次都生成随机数。

rand ()

功能原型： int rand (void)；

参数： 没有

返回值： 一个介于0和RAND_MAX之间的整数值。

描述： rand()函数生成序列中的下一个随机数。 生成的数字是0和RAND_MAX之间的伪随机整数。 RAND_MAX是头文件中的一个常数，一般设置为值32767。 

 #include #include #include int main() { std::srand(static_cast(std::time(nullptr)); for (int count=1; count <= 100; ++count) { std::cout <<std::rand() <<"\t"; //每行显示5个随机数字 if (count % 5 == 0) std::cout <<"\n"; } return 0; }

输出：

在上面的程序中，我们通过给系统时钟作为srand函数的种子，产生了前100个随机数。 在这个程序中，我们同时使用了srand和rand函数。 注意，由于系统时钟作为种子，每次执行程序时产生的输出都会不同。

rand ()和srand ()的区别

rand() srand()
用于生成随机数。 为rand ()函数所使用的PRNG提供种子。
我们想调用多少次就调用多少次，以生成随机数。 只调用了一次，看看随机数发生器。
不接受任何争论。 取用于随机数生成器种子的参数。
每次调用时返回随机数的序列。 不返回一个值。

C++随机浮点运算

我们在上面看到的rand()函数默认返回一个整数值，这在某些情况下可能会导致溢出。 因此，我们可以使用浮点数或双数值。 我们可以通过将rand()函数的返回值转换为 "浮点数 "来生成浮点数。

因此，下面将产生一个介于浮动0.0和1.0之间的随机数（包括两者）。 

 cout<； 
 同样，下面一行将生成一个1.2和3.4之间的随机数 
 cout<<1.2 + static_cast (rand()) / ( static_cast (RAND_MAX/(3.4-1.2))； 
 在我们下面的例子中，我们利用随机浮点数来生成输出。 
 C++中0和1之间的随机数 
 我们可以使用srand()和rand()函数来生成0到1之间的随机数。注意，我们必须将rand()函数的输出转换为小数点后的数值，要么是浮点数，要么是双数。 
 rand()函数的默认返回值，即整数，不足以显示0和1之间的随机数，而这些数字是分数。 
 下面给出的C++程序显示0和1之间的前五个随机数。 
 #include #include using namespace std; int main() { cout<<"0到1之间产生的随机数："<； ="" ="" cout="" endl;="" for="" i="" i++)="" null="" pre="" rand()="" rand_max="" return="" srand(="" {="" }="" }="">
 输出  : 
 我们看到，程序的输出是0和1之间的随机数，这些数字是分数。 
 如果我们不把rand()函数的返回值转换为float或double，那么我们将得到0作为随机数。 
 C++的1和10之间的随机数 
 下一个例子是生成1到10之间的随机数。 以下是生成随机数的C++程序。 
 我们用系统时钟调用srand函数，然后用模块10运算符调用rand函数。 
 #include #include #include using namespace std; int main() { srand(time(0)); // Initialize random number generator. cout<<"Random numbers generated between 1 and 10:"<； ="" cout="" for(int="" i="0;i10;i++)" pre="" return="" }="">
 输出： 
 在上面的程序中，我们生成了1到10之间的前10个随机数。 注意，每次程序运行时，由于调用了srand函数，它将生成不同的数字集。 
 常见问题 
 问题#1）C++中随机函数的头文件是什么？ 
 答案是：  产生随机数的函数rand和srand是在<中定义的；  cstdlib  > C++的头。 
 问题#2）C++中的Rand_max是什么？ 
 答案：RAND_MAX  伪随机数生成器（PRNG）生成0到RAND_MAX之间的随机数，是头文件中的一个常数，一般设置为32767。 
 问题#3）随机函数是如何工作的？ 
 答案是：  C++支持两个随机函数，即  srand（）和rand（）。  函数srand()为rand()函数使用的随机数发生器播种，rand()函数根据提供的初始种子生成随机数序列。 
 问题4）你是如何处理时间问题的？ 
 答案是：  srand函数为rand()函数使用的伪随机数发生器(PRNG)提供种子。 使用调用time(0)的结果作为种子是一种标准做法。 这个时间函数返回的值，是自1970年1月1日00:00时起的秒数，UTC（当前UNIX时间戳）。 
 因此，种子的值每秒钟都在变化。 因此，每次当用时间函数调用srand时，就会产生一组新的随机数。 
 总结 
 我们已经在本教程中详细讨论了随机数的生成。 编程语言或一般的计算机不会生成随机数，因为它们被设计为提供预测输出。 因此，我们需要模拟随机性。 
 为了模拟随机性，我们利用了C++中内置的伪随机数发生器（PRNG）。 因此，使用两个函数，rand（）和srand（），我们可以在C++中生成随机数。 
 函数srand()用于提供生成随机数的种子，而rand()函数生成序列中的下一个随机数。
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