菜鳥問與答(怎樣產生隨機數)

問：怎樣產生隨機數？

答：    在計算機中并沒有一個真正的隨機數發生器，但是可以做到使產生的數字重復率很低，這樣看起來好象是真正的隨機數，實現這一功能的程序叫偽隨機數發生器。
    有關如何產生隨機數的理論有許多，如果要詳細地討論，需要厚厚的一本書的篇幅。不管用什么方法實現隨機數發生器，都必須給它提供一個名為“種子”的初始值。而且這個值最好是隨機的，或者至少這個值是偽隨機的?！胺N子”的值通常是用快速計數寄存器或移位寄存器來生成的。
   下面講一講在C語言里所提供的隨機數發生器的用法?，F在的C編譯器都提供了一個基于ANSI標準的偽隨機數發生器函數，用來生成隨機數。它們就是rand()和srand()函數。這二個函數的工作過程如下：
1) 首先給srand()提供一個種子，它是一個unsigned int類型，其取值范圍從0~65535；
2) 然后調用rand()，它會根據提供給srand()的種子值返回一個隨機數(在0到32767之間)
3) 根據需要多次調用rand()，從而不間斷地得到新的隨機數；
4) 無論什么時候，都可以給srand()提供一個新的種子，從而進一步“隨機化”rand()的輸出結果。

    這個過程看起來很簡單，問題是如果你每次調用srand()時都提供相同的種子值，那么，你將會得到相同的隨機數序列，這時看到的現象是沒有隨機數，而每一次的數都是一樣的了。例如，在以17為種子值調用srand()之后，在首次調用rand()時，得到隨機數94。在第二次和第三次調用rand()時將分別得到26602和30017，這些數看上去是很隨機的(盡管這只是一個很小的數據點集合)，但是，在你再次以17為種子值調用srand()后，在對于rand()的前三次調用中，所得的返回值仍然是在對94，26602，30017，并且此后得到的返回值仍然是在對rand()的第一批調用中所得到的其余的返回值。因此只有再次給srand()提供一個隨機的種子值，才能再次得到一個隨機數。
    下面的例子用一種簡單而有效的方法來產生一個相當隨機的“種子”值----當天的時間值：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/timeb.h>

void main(void)
{
    int i;
    unsigned int seedVal;
    struct timeb timeBuf;
    ftime(&timeBuf);
    seedVal=((((unsigned int)timeBuf.time&0xFFFF)+
                 (unsigned int)timeBuf.millitm)^
                 (unsigned int)timeBuf.millitm);
    srand((unsigned int)seedVal);
    for(i=0;i<10;++i)
        printf("%6d\n",rand());
}
上面的程序先是調用_ftime()來檢查當前時間，并把它的值存入結構成員timeBuf.time中，當前時間的值從1970年1月1日開始以秒計算。在調用了_ftime()之后，在結構timeBuf的成員millitm中還存入了當前那一秒已經度過的毫秒數，但在DOS中這個數字實際上是以百分之一秒來計算的。然后，把毫秒數和秒數相加，再和毫秒數進行異或運算。當然也可以對這兩個結構成員進行更多的計算，以控制seedVal的取值范圍，并進一步加強它的隨機性，但上例用的邏輯運算就已經足夠了。
    注意上例中rand()的輸出并沒有被限制在一個指定的范圍，假定要建立一個彩票選號器，其取值范圍是從1到44?？梢院唵蔚睾雎缘魊and()所輸出的在該范圍外的值，但這將花費許多時間去得到所需的全部(例如6個)彩票號碼。假如你已經建立了一個隨機數發生器，它所產生的隨機數范圍是從0到32767，而你想把輸出限制在1到44之間。下面的例子就說明了如何來完成這項工作：
int i,k range;
int min,max;
double j;

min=1;
max=44;
range=max-min;
i=rand();

j=((oduble)i/(double)RAND_MAX);

i=(int)(j*(double)range);
i+=min;

這個例子把輸出的隨機數限制在1到44之間，其工作原理如下：
1)得到一個在0到RAND_MAX(32767)之間的隨機數，把它除以RAND_MAX，從而產生一個在0到1之間的校正值；
2)把校正值乘以所需要的范圍值(在本例中為43，即44-1)從而產生一個在0到43之間的值
3) 把該值和所要求的最小值相加，從而使該值最終落在正確的取值范圍----1到44之間。你可以用不同的min和max值來驗證這個例子，你會發現它總是會正確地產生在新的min和max值之間的隨機數。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com