利用rand()和srand()产生随机数编写猜数字游戏

目录

1.rand和srand介绍

2.如何使用rand和srand

3.常见到的问题

4.用C语言实现猜数字游戏

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1.rand和srand介绍

在C语言中，当我们需要产生伪随机数的时候，我们往往会使用rand()和srand()两个函数，他们是一对相辅相成的函数。在MSDN中搜索rand函数，你会看到如下图所示的内容：

使用rand函数能够生成随机数，但这个数并非完全随机，而是伪随机数。

• 在使用之前我们需要引一个名为stdlib的库函数。
• 在调用之后，rand函数将会返回一个范围为0到rand_MAX的伪随机整数，因此rand不会产生错误返回。

int rand( void )告诉我们，rand函数无需传参。

• 但在调用rand之前，需要我们使用srand函数为伪随机数生成器设定种子(seed)。

因此srand()的作用便是为rand()设定种子，种子的作用我们会在第二点讲到。

2.如何使用rand和srand

由于rand函数无需传参，调用起来也比较方便，因此如果你想生成随机数并且打印在屏幕上，只需要写上这么一行代码就可以了

#include
#include
int main()
{
	int ret = rand();      //使用ret接受一个返回值
	printf("%d\n", ret);   //将rand()的返回值打印出来
	return 0;
}

运行得到的结果如下，我们这里使用rand函数返回了一个41的随机值。

但是当我们再次运行程序时，发现所产生的随机数仍然时41，这明显与我们想要输出的所谓“随机数不同”，究其原因：

rand 是一个固定的迭代函数，输出随机数的原理是对一个初始值不停嵌套计算后进行输出。输出的序列有不错的统计性质，所以叫伪随机数。 然而，在不进行设置时，这个初始值始不会发生改变，这意味着每次得到的结果都是一样的。srand就是对这个初始值进行设置的一个函数。

srand()为初始化随机数发生器，需要在rand()之前调用。

其参数称作“种子seed”，类型是unsigned int，作用于rand()产生随机数时的过程。当我们给的参数为1时，下面代码得到的结果是41，和之前的结果一致。说明在没有调用srand之前，编译器默认给了一个srand(1)。

在改变seed的值后，可以看到rand产生的随机数发生了变化，这进一步印证了 rand产生的随机数是借于srand的seed不断改变而实现的。seed的值不变，所产生的随机数也不变。因此不难看出，我们需要一个不断变化的seed来确保每次rand产生的数是不同的。

这里我们通常使用会使用time(NULL)或time(0)来表示变化的种子，time(0)的返回的是从1970 UTC Jan 1 00:00到当前时刻的秒数，为unsigned int类型，而使用time(NULL)，通常需要将其强制类型转换：

srand((unsigned int)time(NULL));

当我们需要不断生产随机数时，往往将rand函数放在循环中，但结果往往出乎我们意料。

使用下面这段代码我们循环打印了15个随机数

可这样一段代码所得到的所有随机数居然是相同的！ 

其原因是：

• 当把srand放在循环体内部时，每一次进入循环的时间是小于1s的，这样每次都为srand都提供了相同的seed。这样不断地重置一个相同地seed，等价于使用了一个固定的随机数seed。

 正确地做法是将srand()放在循环外部：

 因此，rand()和srand()的标准用法是：

• 给srand一个不断变化的参数，通常用时间戳
• 将srand放在循环外部
• 将rand放在循环内部

3.常见到的问题

有时我们需要给出在一定范围内的随机数，可以使用C语言中的求余“%”和除法“/”运算。

例如需要产生[0,1]内的随机数时，可以考虑如下代码：

rand_num = rand()/RAND_MAX;

需要产生[1,100]的随机数时 ，可以考虑如下代码：

rand_num= rand()%100+1;

4.用C语言实现猜数字游戏

学习完rand()和srand()之后，我们可以用C语言编写一个猜数字的游戏：

//猜数字游戏实现
//1.电脑随机生成一个1~100之间的数
//2.玩家输入数字，如果命中，输出“猜中了”；不命中，输出“猜大了”或“猜小了”；直至猜中为止
//3.游戏可以一直玩

#include
#include
#include

void menu1()
{
	printf("*******************\n");
	printf("*****1.开始游戏*****\n");
	printf("*****0.退出游戏*****\n");
	printf("*******************\n");
}

void menu2()
{
	printf("*******************\n");
	printf("*****1.再来一局*****\n");
	printf("*****0.退出游戏*****\n");
	printf("*******************\n");
}
void game()
{
	int i = rand()%100+1;  
	//printf("%d\n", i);   
	while (1)              
	{
		int guess = 0;
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < i)
		{
			printf("猜小了\n\n");
		}
		else if (guess > i)
		{
			printf("猜大了\n\n");
		}
		else if (guess == i)
		{
			printf("恭喜你，猜对了！\n\n");
			break;
		}
	}
}

int main()
{
	int input = 0;
	srand((unsigned int)time(NULL));
	int flag = 0;
	do
	{
		flag++;
		if(flag==1)
		{
			menu1();
		}
		else
		{
			menu2();
		}
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		case 1:
			printf("请猜一个数字:>");
			game();
			break;
		default:
			printf("输入错误\n");
		}
		
	} while (input);
	return 0;
}