rand * () 之间相互生成总结

先举一个之前看过的例子：（引自http://gaofen100.iteye.com/blog/1294993）

给一个方法，比如 rand5(), 它能够等概率生成 1-5 之间的整数。 所谓等概率就是1,2,3,4,5 生产的概率均为 0.2 。现在利用rand5(), 构造一个能够等概率生成 1- 7 的方法？

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思路：很多人的第一反应是return rand5()+rand5()%3; 这个实现确实能产生1-7之间的随机数，但是问题在于分布是不均匀的。rand5()%3产生0的概率是1/5，而产生1和2的概率都是2/5。所以这个实现产生6和7的概率要大于产生5的概率。　

　　这里有两个特别重要的点，一是 如同上面思路，如果 rand5() + rand5(), 我们能够产生一个均匀分布的1 - 10 吗？ 答案是否定的。比如对于 6来讲（4+2， 2+4， 3+3），它被生成的生成的概率比1 （1+0，0+1）要大.

　　第二个点就是我们不可能用rand5()直接产生 1- 7 的数，不管你用加减乘除都不行。

所以，我们要构造一个更大的范围，使得范围里每一个值被生成的概率是一样的，而且这个范围是7的倍数，我们从下面的代码中来分析如何解决上面两个问题：

 

int rand7() {
        while (1) {
                int rand = 5 * (rand5() -1) ;
                rand = rand + rand5() -1;
                if (rand < 22 && ran > 0) {
                             return rand%7 + 1 ;
                }
         }
}

第三行代码产生一个均匀分布的 0， 5， 10， 15， 20的数。

第四行代码产生一个均匀分布的 0， 1， 2， 3， 4 的数。

相加以后，会产生一个 0到24的数，而且每个数（除0外）生成的概率是一样的。我们只取 1 - 21 这一段，和7 取余以后+1就能得到完全均匀分布的1-7的随机数了。

后来看到博客园另外一篇文章介绍的极其详细，果断学习之http://www.cppblog.com/hardtry/archive/2011/10/08/157556.html

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学习之余，顺便探讨下rand()函数本身

函数rand()是真正的随机数生成器，而srand()会设置供rand()使用的随机数种子。函数rand()会返回一个处于0和你所指定的数值（缺省为1）之间的分数。如果你在第一次调用rand()之前没有调用srand()，那么系统会为你自动调用srand()。而使用同种子相同的数调用 srand()会导致相同的随机数序列被生成。

srand((unsigned)time(NULL))则使用系统定时/计数器的值做为随机种子，所以，在相同的平台环境下，显示的随机数会是伪随机数，即每次运行显示的结果会有不同

要注意的是所谓的“伪随机数”指的并不是假的随机数。其实绝对的随机数只是一种理想状态的随机数，计算机只能生成相对的随机数即伪随机数。计算机生 成的伪随机数既是随机的又是有规律的 —— 一部份遵守一定的规律，一部份则不遵守任何规律。比如“世上没有两片形状完全相同的树叶”，这正点到了事物的特性 —— 规律性；但是每种树的叶子都有近似的形状，这正是事物的共性 —— 规律性。从这个角度讲，我们就可以接受这样的事实了：计算机只能产生伪随机数而不是绝对的随机数。

下面是C库函数里面的rand()代码

 1 【C语言库函数rand()源代码】

 2 【本程序在Dev C 4.9.9.2 下编译通过】

 3 /*

 4    这两个函数是C库中产生随机数的程序。你需要先使用srand()函数赋随机数种子值。然后再使用 rand()函数来产生随机数。但是产生随机数的算法较简单，srandom()和random()函数是对这两个函数的改良，用法也很类似。

 5 */

 6 #define RANDOM_MAX 0x7FFFFFFF

 7  

 8 static long my_do_rand(unsigned long *value)

 9 {

10    /*

11       这个算法保证所产生的值不会超过(2^31 - 1)这里(2^31 - 1)就是 0x7FFFFFFF。而 0x7FFFFFFF等于127773 * (7^5) 2836,7^5 = 16807。整个算法是通过：t = (7^5 * t) mod (2^31 - 1)这个公式来计算随机值，并且把这次得到的值得到并且计算，作为下次计算的随机种子值。

12    */

13    long quotient, remainder, t;

14  

15    quotient = *value / 127773L;

16    remainder = *value % 127773L;

17    t = 16807L * remainder - 2836L * quotient;

18    if (t <= 0)

19       t = 0x7FFFFFFFL;

20    return ((*value = t) % ((unsigned long)RANDOM_MAX 1));

21 }

22 static unsigned long next = 1;

23 int my_rand(void)

24 {

25    return my_do_rand(&next);

26 }

27  

28 void my_srand(unsigned int seed)

29 {

30    next = seed;

31 }

32  

33 #include <time.h>

34 int main()

35 {

36    int i;  

37    my_srand((unsigned)(time(NULL)));

38    for(i=0;i<100;i )

39    {

40       if(i % 10 == 0)

41          printf("\n");

42       printf("%d\t",my_rand()%99 1);

43    }

44    system("pause");

45    return 0;

46 }

47  

rand()和random()的区别：

int rand(void)：返回 0 ------RAND_MAX 之间的一个 int 类型整数，该函数为非线程安全函数。并且生成随机数的性能不是很好，已经不推荐使用

long int random(void)：返回 0 ------- RAND_MAX 之间的一个 long 类型整数，该函数会产生一个非常大的随机值，最大为 16*((2**31)-1)。random 函数使用非线性反馈随机数发生器生成默认大小为31个长整数表所返回的连续伪随机数。

 

如果你使用 srandom 种植种子， 则你应该使用 random 返回随机数， 如果你使用 srand 种植种子， 则你应该使用rand返回随机数。

不过srand和rand官方已经不推荐使用。原因是产生随机数的性能不是很好， 另外是随机数的随机性没有random好， 再者就是不是线程安全。