C 语言 `rand()` 函数：探索随机数生成102

在编程中，随机数生成在各种应用程序中发挥着至关重要的作用，从游戏和模拟到安全性和密码学。C 语言提供了一个内置函数 `rand()`，用于生成伪随机数。

`rand()` 函数

`rand()` 函数是一个标准 C 库函数，用于生成一个伪随机整数。它不接收任何参数，并返回一个范围为 `0` 到 `RAND_MAX` 之间的整数，其中 `RAND_MAX` 是实现定义的常量，通常为 `32767`。

种子值

伪随机数生成算法需要一个种子值来初始化随机序列。`rand()` 函数使用一个全局变量 `srand()` 来存储种子值。首次调用 `rand()` 时，`srand()` 设置为一个默认值，这会导致序列可预测。为了生成不同的随机序列，您应该在调用 `rand()` 之前使用 `srand()` 设置一个不同的种子值。

设置种子值

可以调用 `srand()` 并向其传递一个整数值来设置种子值。通常，可以使用 `time(NULL)` 函数传递当前时间作为种子值，如下所示：```c
#include
int main() {
srand(time(NULL));
// 现在 rand() 将生成一个不同的随机数序列
}
```

获取随机整数

要获取随机整数，只需调用 `rand()` 函数：```c
int random_number = rand();
```

获取特定范围内的随机数

要获取特定范围内的随机数，可以使用模运算符 (`%`) 和一个适当的数字除以范围的大小：```c
// 获取 0 到 99 之间的随机数
int random_number = rand() % 100;
```

C 语言随机数的局限性

尽管 `rand()` 函数易于使用且适用，但它也有一些局限性：* 可预测性：`rand()` 函数生成的序列是伪随机的，这意味着给定一个种子值，可以预测序列中后续的数字。
* 周期性：`rand()` 函数生成一个具有有限周期（通常为 `RAND_MAX`）的序列。这意味着在生成大量随机数后，序列会重复。
* 分布不均匀：`rand()` 函数生成的数字不均匀分布在 `[0, RAND_MAX]` 范围内。

替代方案

对于需要更强随机性的应用程序，可以使用以下替代方案：* 使用硬件随机数生成器 (HRNG)：HRNG 产生真正随机的数字，不受软件或算法限制。
* 使用更高级的伪随机数生成器 (PRNG)：PRNG 旨在生成更高质量的伪随机数，并具有更长的周期和更均匀的分布。

`rand()` 函数是一个在 C 语言中生成伪随机数的简单且方便的方法。但是，必须注意它的局限性，并根据应用程序的特定需求考虑替代方案。

2024-10-12

上一篇：C 语言之逆序输出数组元素

下一篇：C 语言函数返回数组