C语言笔记关于随机数的笔记

在C语言中，随机数是程序设计中非常重要的一个元素，尤其在模拟、游戏开发、数据分析等领域中。本文将深入探讨C语言中的随机数生成及其应用。 我们需要理解C语言如何生成随机数。C语言提供了`rand()`函数来生成一个非负整数的随机数。这个函数位于`<stdlib.h>`头文件中。然而，`rand()`函数每次程序运行时产生的序列是固定的，为了使每次运行得到不同的随机数，我们需要使用`srand()`函数初始化随机数生成器。`srand()`函数接受一个种子值，通常我们使用当前时间`(unsigned)time(NULL)`作为种子，这样可以确保每次运行的随机数序列都不一样，因为时间总是在变化。这两个函数的使用示例如下： ```c #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<time.h> int main() { srand( (unsigned)time( NULL ) ); // 初始化随机数种子 // 使用rand()生成随机数 int random_num = rand(); printf("Random number: %d\n", random_num); return 0; } ``` 生成有界随机数是实际应用中常见的需求。比如，我们想要生成一个在m到n之间的随机数（包括m和n）。可以使用模运算 `%` 和加法来实现。以下是如何生成这个范围内的随机数的代码： ```c int random_between(int m, int n) { return rand() % (n - m + 1) + m; } ``` 这里的逻辑是，`rand() % (n - m + 1)`会生成一个0到n-m之间的随机数，然后加上m，使其范围变为m到n。这是因为模运算 `%` 会返回小于除数的余数，所以0<=rand()%(n-m+1)<n-m。加上m后，范围就变为m<=rand()%(n-m+1)+m<n+m，即m到n。 随机数的生成还可以根据具体需求进行调整。例如，如果想要生成0.0到1.0之间的浮点数，可以这样做： ```c float random_float() { return (float)rand() / RAND_MAX; } ``` `RAND_MAX`是`<stdlib.h>`中定义的一个常量，表示`rand()`能产生的最大整数值。将`rand()`的结果转换为浮点数并除以`RAND_MAX`，就可以得到[0, 1)区间内的随机浮点数。 此外，还可以通过调整比例和偏移来生成其他范围的浮点数。例如，生成a到b之间的浮点数： ```c float random_float_between(float a, float b) { return a + (b - a) * random_float(); } ``` 这里，我们利用了之前生成的[0, 1)区间内的浮点数，乘以(a, b)区间的长度，再加a，即可得到所需的随机浮点数。 总结一下，C语言中的随机数生成主要依赖`rand()`和`srand()`函数。通过合理的种子设置和模运算，我们可以生成指定范围内的随机整数和浮点数，满足各种应用场景的需求。在编写程序时，要注意随机数的生成方式和范围，以确保生成的随机数符合预期。