c++随机数生成
(2011-09-21 18:02:17)
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标签： c/c程序设计 |
c++随机数生成函数rand()，实质生成伪随机数列。
为生成更加随机的数列，需要srand(unsigned num)来播种。
常用方式srand((unsigned)time(NULL));//增加头文件<time.h>
生成[a,b]之间的随机整数的方法：
1、rand()%(b-a+1)+a;
2、a+b*rand()/RAND_MAX;
两篇引用博文：第一篇讲了基本的方法，第二篇讲了一些限制条件。其实对于第二篇的情况，在随机数的范围有限的情况下，不等概率的影响是可以忽略不计的，但是当随机数区间长度很大时候，上述问题就变得比较有意义了。特别是当区间长度大于RAND_MAX的一半以上时，这种情况就需要认真处理了。
Daisy's Blog
c/c++ 产生随机数函数介绍及用法
转自：http://zhangjunhd.blog.51cto.com/113473/197020
计算机的随机数都是由伪随机数，即是由小M多项式序列生成的，其中产生每个小序列都有一个初始值，即随机种子。（注意： 小M多项式序列的周期是65535，即每次利用一个随机种子生成的随机数的周期是65535，当你取得65535个随机数后它们又重复出现了。）
我们知道rand()函数可以用来产生随机数，但是这不是真正意义上的随机数，是一个伪随机数，是根据一个数（我们可以称它为种子）为基准以某个递推公式推算出来的一系列数，当这系列数很大的时候，就符合正态公布，从而相当于产生了随机数，但这不是真正的随机数，当计算机正常开机后，这个种子的值是定了的，除非你破坏了系统。
1.rand()
功能:随机数发生器
用法:int rand(void)
所在头文件: stdlib.h
rand()的内部实现是用线性同余法做的，它不是真的随机数，因其周期特别长，故在一定的范围里可看成是随机的。
rand()返回一随机数值的范围在0至RAND_MAX 间。RAND_MAX的范围最少是在32767之间(int)。用unsigned int 双字节是65535，四字节是4294967295的整数范围。0~RAND_MAX每个数字被选中的机率是相同的。
用户未设定随机数种子时，系统默认的随机数种子为1。
rand()产生的是伪随机数字，每次执行时是相同的;若要不同,用函数srand()初始化它。
2.srand()
功能:初始化随机数发生器
用法: void srand(unsigned int seed)
srand()用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。参数seed必须是个整数，如果每次seed都设相同值，rand()所产生的随机数值每次就会一样。
3.使用当前时钟作为随机数种子
rand()产生的随机数在每次运行的时候都是与上一次相同的。若要不同,用函数srand()初始化它。可以利用srand((unsigned int)(time(NULL))的方法，产生不同的随机数种子，因为每一次运行程序的时间是不同的。
4.产生随机数的用法
1) 给srand()提供一个种子，它是一个unsigned int类型；
2) 调用rand()，它会根据提供给srand()的种子值返回一个随机数(在0到RAND_MAX之间)；
3) 根据需要多次调用rand()，从而不间断地得到新的随机数；
4) 无论什么时候，都可以给srand()提供一个新的种子，从而进一步“随机化”rand()的输出结果。
0~RAND_MAX之间的随机数程序
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
using namespace std;
int main()
{
srand((unsigned)time(NULL));
for(int i = 0; i < 10;i++ )
cout << rand() << '\t';
cout << endl;
return 0;
}
5.产生一定范围随机数的通用表示公式
要取得[a,b)的随机整数，使用(rand() % (b-a))+ a;
要取得[a,b]的随机整数，使用(rand() % (b-a+1))+ a;
要取得(a,b]的随机整数，使用(rand() % (b-a))+ a + 1;
通用公式:a + rand() % n；其中的a是起始值，n是整数的范围。
要取得a到b之间的随机整数，另一种表示：a + (int)b * rand() / (RAND_MAX + 1)。
要取得0～1之间的浮点数，可以使用rand() / double(RAND_MAX)。
Happiness of Programing
http://hi.baidu.com/silyt/blog/item/f1a0bf03e0784ce809fa9309.html
如果让你用C++来生成0——N-1之间的随机数，你会怎么做？你可能会说，很简单，看：
srand( (unsigned)time( NULL ) );
rand() % N;
仔细想一下，这个结果是随机的吗（当然，我们不考虑rand()函数的伪随机性）？
不是的，因为rand()的上限是RAND_MAX，而一般情况下，RAND_MAX并不是N的整数倍，那么如果RAND_MAX % = r，则0——r之间的数值的概率就要大一些，而r+1——N-1之间的数值的概率就要小一些。还有，如果N > RAND_MAX，那该怎么办？
下面给出一种比较合适的方案，可以生成任意范围内的等概率随机数 result。最后还有一个更简单的方法。
1、如果N<RAND_MAX+1，则要去除尾数，
R = RAND_MAX-(RAND_MAX+1)%N; //去除尾数
t = rand();
while( t > R ) t = rand();
result = t % N; // 符合要求的随机数
2、如果 N>RAND_MAX，可以考虑分段抽样，分成[n/(RNAD_MAX+1)]段，先等概率得到段再得到每段内的某个元素，这样分段也类似地有一个尾数问题，不是每次都刚好分到整数段，一定或多或少有一个余数段，这部分的值如何选取？
选到余数段的数据拿出来选取，先进行一次选到余数段概率的事件发生，然后进行单独选取：
r = N % (RAND_MAX+1); //余数
if ( happened( (double)r/N ) )//选到余数段的概率
result = N-r+myrandom(r); // myrandom可以用情况1中的代码实现
else
result = rand()+myrandom(N/(RAND_MAX+1))*(RAND_MAX+1); // 如果选不到余数段再进行分段选取
完整的代码：
#include<iostream.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>
const double MinProb=1.0/(RAND_MAX+1);
bool happened(double probability)//probability 0~1
{
if(probability<=0)
{
return false;
}
if(probability<MinProb)
return rand()==0&&happened(probability*(RAND_MAX+1));
if(rand()<=probability*(RAND_MAX+1))
return true;
return false;
long myrandom(long n)//产生0~n-1之间的等概率随机数
t=0;
if(n<=RAND_MAX)
long R=RAND_MAX-(RAND_MAX+1)%n;//尾数
t = rand();
while ( t > r )
{
t = rand();
}
return t % n;
else
long r = n%(RAND_MAX+1);//余数
if( happened( (double)r/n ) )//取到余数的概率
return n-r+myrandom(r);
else
return rand()+myrandom(n/(RAND_MAX+1))*(RAND_MAX+1);
还有另外一种非常简单的方式，那就是使用
random_shuffle( RandomAccessIterator _First, RandomAccessIterator _Last ).
例如，生成0——N-1之间的随机数，可以这么写
#include <algorithm>
#include <vector>
long myrandom( long N )
std::vector<long> vl( N ); // 定义一个大小为N的vector
for ( long i=0; i<N; ++i )
vl[i] = i;
std::random_shuffle( vl.begin(), vl.end() );
return (*vl.begin());
random_shuffle 还有一个三参数的重载版本
random_shuffle( RandomAccessIterator _First, RandomAccessIterator _Last, RandomNumberGenerator& _Rand )
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