Question

浅析C语言中的伪随机数

Answer 1

哈喽，大家好，我是北方素素~

首先给大家解释一下这个标题，什么叫做“浅析”呢？就是稍微分析一下，哈哈。用了“浅析”就突然感觉高大上了，其实并没有多深奥，只是以我的理解给大家解释一下。

我们知道，在一些书籍中，使用C语言生成随机数一般是这样写的：

srand(unsigned(time(NULL)));

int rand_number = rand();

这里主要涉及到了三个函数，srand()，rand()和time()。

不知道这三个函数是做什么的？MSDN文档中解释了这三个函数的作用：

srand()：Sets the starting seed value for the pseudorandom number generator（设置伪随机数生成器的起始种子值）。

它的搭档rand()：Generates a pseudorandom number（生成一个伪随机数）。

而time()的解释就更简单了：Get the system time（获得系统时间）。

这三个函数组合在一起，就可以生成随机数。

细心的同学可能会发现这里有一个特殊的词-伪随机数。那么什么是伪随机数呢？

关于伪随机数的概念我就不多说了，大家自行搜索一下就有很多解释，在这里我只说一下自己的理解：

先说一下真随机，真随机也就是我们日常说的随机，一个随机事件的结果是不确定的，比如抛硬币，在正常情况下，抛硬币的结果是不确定的，换句话说，结果是不可预测的。

然后说说伪随机，伪随机是计算机生成随机数的一种方式，计算机不能真正模仿随机事件，而只能通过计算来生成随机数。换句话说，如果我们知道了计算机计算随机数的算法，我们是可以预测伪随机数的。

当然我们得用例子说话。

从上面的讨论我们可以知道，因为rand()产生的数字是伪随机数，所以它一定有一个固定的算法来生成伪随机数，那么算法是固定的，不固定的只有srand()所设置的种子了。

确定了这一点之后，我们就可以做实验验证我们的猜想了。

如果srand()设定的种子是一个固定值会发生什么？

srand(1);

int rand_number = rand();

在我执行了N次之后，结果都是固定的。（大家可以亲自试一试）

这就说明我们的“随机数”就是通过某种算法计算出来的结果，所以要想这个结果发生变化，就需要设定一个不断变化的“种子”。

那么这里也就解释了“种子”的作用-用来给随机数生成器提供一个输入，之后随机数生成器就会使用这个“种子”生成不同的伪随机数。

举个栗子~

如果我们的随机数生成算法是这样的：

rand=1+x；

那么我们的“种子”就是上式中的x,，每当我们输入不同的x，产生的结果rand也就会不同。

至于为什么选择time()作为“种子”嘛，上面说了，这个函数呢，用来获取系统时间，因为系统时间是一直在变化的，就相当于我们随机数的“种子”是在一直变化的，所以每次调用time()函数，都会获得不同的值，这样我们的rand()每次生成的结果也就不一样啦~

最后总结一下这三个函数在生成伪随机数的时候是怎么配合的。

首先，time()获取了系统时间；然后，srand()把获取到的系统时间设置为rand()的“种子”；最后，由rand()通过计算，把“种子”转换为一个数字。

好啦，这篇文章就写到这里了~

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出处： bilibili