[C++知识库]c++随机数

计算机的运行是通过代码来进行的，而代码的执行需要确定的数字，即计算机的运行过程是一个确定的过程，计算机的运行过程是一个确定的过程，所以不可能产生一个真正有意义的数字，即计算机只能产生伪随机数。

引用随机数需要引用头文件

#include <cstdlib>

1.随机数函数
(1) c++提供产生随机数的函数：
rand()，原型为：int rand(void);
rand() 产生一个 [0…RAND_MAX] 之间的数字，RAND_MAX是可以产生的最大随机数（2^31-1），是一个常量：

  #define RAND_MAX Ox7FFF

(2) 使用：
生成[0…max-1]之间的随机数：

  rand()%max    //这个表达式会生成[0..max-1]之间的随机数

2.随机数种子
直接使用rand()确实可以产生随机数，但是有一个问题：发现每一次 rand（）产生的都是同一个值，不信你试试：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
   cout<<rand()<<endl;
    return 0;
}

这就和我们所说的随机数种子有关了。

种子函数：srand(seed)；原型为：void srand(unsigned seed);

如果我们在使用 rand()之前 ，如果不写srand(seed)，那么就会默认调用 srand（1），这就是问题所在：
rand()看似是产生一个随机数，但是实际上就是rand（）在一个固定的数字序列不断取值生成所谓的随机数，而这个数字序列是由srand(seed)产生，数字序列的数字大小和排序由seed确定，只要seed相同，生成的随机数列就是一样的。

比方说，我执行10次rand（）

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
    return 0;
}

发现输出结果都是一样的。

41
18467
6334
26500
19169
15724
11478
29358
26962
24464

这就说明在我的电脑里 srand(1)产生的数字序列就是
41
18467
6334
26500
19169
15724
11478
29358
26962
24464
…… ……
当然，不同的电脑可能是不一样的。
当产生一个序列之后，只要不更新队列，每调用一次rand()，rand()就会从上到下依次取值给程序使用，但是若途中调用srand(seed)更新队列，rand（）就会从新队列的头再开始依次向下取值。
eg：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main()
{
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl<<endl;
   srand(1);
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
   cout<<rand()<<endl;
    return 0;
}

输出：

41
18467
6334
26500
19169

41
18467
6334
26500
19169

过程分析：

3.产生真正的随机数

根据前面的说明我们知道，需要再让seed动起来才能产生近似随机的伪随机数。
所以我们可以使用系统的时间来做种子，系统的时间是不断变化的，符合我们更菜的要求。
系统的时间获取：time(NULL)，单位是s
它的头文件是：

#include <ctime>

eg：

#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iostream>

using namespace std;
const int maxs=10;

int main()
{
        srand(time(NULL));
      for (int i=0; i<=10; ++i)
    {
        cout<<rand()%maxs<<endl;
    }
    return 0;
}

第一次运行

17717
21613
1852
28959
371
10155
11222
1420
9654
23944
19598

第二次运行

17894
12203
16245
17658
302
25591
15455
7187
16544
19629
11611

发现是不一样的数据。

4.问题
执行如下代码

#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
      for (int i=0; i<=10; ++i)
    {
        srand(time(NULL));
        cout<<rand()<<endl;
    }
    return 0;
}

发现执行结果是一样的数据

18299
18299
18299
18299
18299
18299
18299
18299
18299
18299
18299

这是因为srand(seed)每执行一次就更新一次数字序列，并且将rand()的指向放在序列首部；而程序的运行效率很快，不到1s就执行完循环，seed还没来的及改变，每次产生的数字序列一样，所以每个rand都是取序列首部数据，就是一样的了。
所以说还是不能真正地完全实现随机数的产生。