随机数生成
#C 2024-08-31

C语言提供两个随机数相关的函数，即 rand 和 srand。主要弄清楚它的伪随机，以及如何产生真正意义上的随机数。

1
int rand (void);		// 返回值是一个伪随机数

此数字由一种算法生成，该算法在每次调用时都会返回一系列明显不相关的数字。此算法使用种子生成序列，应使用下面的 srand 函数 将其初始化为某个独特的值。

1
void srand (unsigned int seed);	// 传递一个种子数

为什么说它是伪随机？

1
2
printf("first random number = %d\n", rand());
printf("second random number = %d\n", rand());

运行上面的函数你会得到两个随机数，但你再次运行你会发现还是之前得到的两个随机数，这就是说 rand() 得到的是伪随机的原因。当你确定种子的那一刻起，你后面生成的数字也就都被确定下来，这就是为什么伪随机的缘故。

下面通过 srand() 创建种子，看看现象：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
srand(10);
printf("first random number = %d\n", rand());
srand(10);
printf("second random number = %d\n", rand());

/*
first random number = 71
second random number = 71
*/

没错，当你种子确定的那一刻，那么底层算法就已经帮你规定好后面顺序的所有数字该多少了。当你第一次规定种子为 10，那么获取随机数为 71，如果这个时候你重新规定种子为 10，那么再次获取随机数也还是71。

如何得到真正意义上的随机数？

既然，种子不同就会得到不同的随机数，那么时间是不断变化的，只要我们传入 每一刻的时间即可。

1
srand(time(NULL));

往后，你调用 rand 得到的必然就是随机数了。

注意：srand() 函数只需要在程序中调用一次即可，而 rand() 函数可以多吃调用生成随机数。

为什么srand()建议只调用一次？

频繁重置种子：如果你在短时间内多次调用 srand(time(NULL))，种子值可能不会发生变化（因为 time(NULL) 返回的是当前时间，单位是秒）。因此，随机数生成器会被重新初始化为相同的种子值，这会导致生成的随机数序列重复，从而降低随机性。

随机性降低：理想情况下，随机数序列应当尽可能不可预测。如果你不断地调用 srand 并使用几乎相同的种子，生成的随机数序列将会是相同的或高度相关的，这就违背了使用随机数的目的。

因此，避免多次调用 srand(time(NULL))，这样可以保持随机数序列的随机性和不可预测性。