C语言区间随机数生成 with srand() & rand() & time()

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-05-18 07:20 176阅读 0赞

转载自在用计算机的一些智能算法（GA，PSO，ANN etc.）仿真时经常需要随机生成初始种群（初始样本），看看<stdlib.h>中的这两个函数的伪随机数生成吧～～～

1. 生成\[a,b\]之间的一个实数和一个整数

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\* 
2.  定义函数     int   rand(void); 
3.  函数说明     rand()会返回一随机数值，范围在0至RAND\_MAX   间。 
4.  在调用此函数产生随机数前，必须先利用srand()设好随机数种子，如果未设随机数种子，rand()在调用时会自动设随机数种子为1。 
5.  关于随机数种子请参考srand()。  
6.  返回值     返回0至RAND\_MAX之间的随机数值，RAND\_MAX定义在stdlib.h，其值为2147483647。  
7.   
8.  范例 : 
9.  \*/  
10. \#include <stdlib.h>   
11. \#include <stdio.h>  
12.   
13. **double**  doubleRand(**double** a,**double** b);  
14. **int**         intRand(**int** a,**int** b);  
15.   
16. **int** main(**void**)  
17. \{  
18.     **double** i=doubleRand(2.0,9.0);  
19.     **int**     j=intRand(2,9);  
20.     printf("%f \\n",i);  
21.     printf("%d \\n",j );  
22.   
23.     **return** 0;  
24. \}   
25. **double** doubleRand(**double** a,**double** b)  
26. \{  
27.     **double** r;  
28.     r=(**double**)rand()/RAND\_MAX;  
29.   
30.     **return** a+r\*(b-a);  
31. \}  
32. **int** intRand(**int** a,**int** b)  
33. \{  
34.     **return** (**int**)doubleRand(a,b);  
35. \}

以上代码中的每个函数只能生成一个随机数，至于为什么呢？

2.生成多个随机数

之所以rand()每次的随机数都一样是因为rand()函数使用不正确。各种编程语言返回的随机数（确切地说是伪随机数）实际上都是根据递推公式计算的一组数值，当序列足够长，这组数值近似满足均匀分布。如果计算伪随机序列的初始数值（称为种子）相同，则计算出来的伪随机序列就是完全相同的。这个特性被有的软件利用于加密和解密。加密时，可以用某个种子数生成一个伪随机序列并对数据进行处理；解密时，再利用种子数生成一个伪随机序列并对加密数据进行还原。这样，对于不知道种子数的人要想解密就需要多费些事了。当然，这种完全相同的序列对于你来说是非常糟糕的。要解决这个问题，需要在每次产生随机序列前，先指定不同的种子，这样计算出来的随机序列就不会完全相同了。你可以在调用rand()函数之前调用srand(   (unsigned)time（NULL))，这样以time函数值（即当前时间）作为种子数，因为两次调用rand函数的时间通常是不同的，这样就可以保证随机性了。你也可以使用srand函数来人为指定种子数。

好，那按照这样，我就这样写～～～

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  \#include   <stdlib.h>     
2.  \#include   <stdio.h>     
3.  \#include   <time.h>     
4.    
5.  **int** main()     
6.  \{     
7.      **for**(**int**   i=0;i <100000;i++)     
8.      \{     
9.          srand(   (unsigned)time(   NULL   )   );     
10.         printf("%d\\n",rand() );  
11.     \}    
12.     **return** 0;  
13. \}

答：你的程序是有问题的，你每产生一个随机数之前，都调用一次srand，而由于计算机运行很快，所以你每次用time得到的时间都是一样的（time的时间精度较低，只有55ms）。这样相当于使用同一个种子产生随机序列，所以产生的随机数总是相同的。

你应该把srand放在循环外：

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\* 
2.  \#include <stdlib.h> 
3.  void srand(unsigned seed); 
4.   
5.  \#include <time.h> 
6.  time\_t  time(time\_t \*time); 
7.  \*/  
8.  \#include   <stdlib.h>     
9.  \#include   <stdio.h>     
10. \#include   <time.h>     
11.   
12. **int** main()     
13. \{     
14.     **int** i;  
15.      //以当前系统时间作为种子  
16.     srand(   (unsigned)time(   NULL   )   );     
17.     **for**(i=0;i <10;i++)     
18.     \{     
19.         printf("%d\\n",rand() );  
20.     \}    
21.     **return** 0;  
22. \}

3. 若要不重复呢？即种群中的粒子都是不同的～～～

先来个最笨的办法：就是我拿一个数组来存你生成的随机数，一个一个放进来，边放边检查，这样的复杂度随着个数成阶层增长～～～且时间是不可预测的，这对RTOS是不好的消息～～～

但是简单好实现，走一个先～～～

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  \#include   <stdlib.h>     
2.  \#include   <stdio.h>     
3.  \#include   <time.h>     
4.  \#define MAX\_NUM 10000  
5.    
6.  /\*when insert a Rand\_Num then check it\*/  
7.  **int** check(**int** a\[\],**int** i)  
8.  \{  
9.      **int** j;  
10.     **for**(j=0;j<i;j++)  
11.         **if**(\*(a+j)==\*(a+i))  
12.             **return** 0;  
13.     **return** 1;  
14. \}  
15. **int** main()     
16. \{     
17.     **int** i;  
18.     **int** a\[MAX\_NUM\];  
19.      //以当前系统时间作为种子  
20.     srand(   (unsigned)time(   NULL   )   );     
21.     **for**(i=0;i <10;i++)     
22.     \{     
23.         a\[i\]=rand();  
24.         **if** (check(a,i)==0)  
25.         \{  
26.             i--;    
27.             **continue**;      //the number is the same with of one of the array number,so once again  
28.         \}  
29.         printf("%d\\n",a\[i\] );  
30.     \}    
31.     **return** 0;  
32. \}

这个和洗牌算法很类似，但没有那么分牌规则那么严格，应用的地方不同～～～

话说其实，种群产生的粒子很多情况下可以可以重复（与具体问题模型有关）～～～

那么不笨的方法呢？这个不像洗牌算法那么多规则，再想想～～～

好了，至少PSO的粒子可以产生了～～～：）

[view plain]: http://blog.csdn.net/fovwin/article/details/8096114#