C++随机数的生成

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1、标准库 <cstdlib> (被包含于 <iostream> 中)提供两个帮助生成伪随机数的函数： 函数一： int rand(void) ；从 srand (seed) 中指定的 seed 开始，返回一个 seed, RAND_MAX ( 0x7fff )间的随机整数。函数二： void srand(unsigned seed) ；参数 seed 是 rand() 的种子，用来初始化 rand() 的起始值。可以认为 rand() 在每次被调用的时候，它会查看：1) 如果用户在此之前调用过srand(seed),给seed指定了一个值，那么它会自动调用 sran d(

2、seed)一次来初始化它的起始值。2) 如果用户在此之前没有调用过srand(seed),它会自动调用srand(1)一次。根据上面的第一点我们可以得出：1) 如果希望rand ()在每次程序运行时产生的值都不一样，必须给srand(seed)中的seed 一个变值，这个变值必须在每次程序运行时都不一样(比如到目前为止流逝的时间)。2) 否则，如果给seed指定的是一个定值，那么每次程序运行时rand ()产生的值都会一样，虽然这个值会是 seed, RAND_MAX( 0x7fff )之间的一个随机取得的值。3) 如果在调用 rand() 之前没有调用过 srand(seed) ，效果将和调

3、用了 srand(1) 再调用 rand() 一样( 1 也是一个定值)。举几个例子，假设我们要取得06之间的随机整数(不含 6本身)：例一，不指定 seed ：for(int i=0;i<10;i+)ran_num=rand() % 6;cout<<ran_num<<" "每次运行都将输出： 5 5 4 4 5 4 0 0 4 2例二，指定 seed 为定值 1 ：srand(1);for(int i=0;i<10;i+)ran_num=rand() % 6;cout<<ran_num<<" "

4、;每次运行都将输出： 5 5 4 4 5 4 0 0 4 2 跟例子一的结果完全一样。例三，指定 seed 为定值 6 ：srand(6);for(int i=0;i<10;i+)ran_num=rand() % 6;cout<<ran_num<<" " 每次运行都将输出： 4 1 5 1 4 3 4 4 2 2随机值也是在 0,6 )之间，随得的值跟 srand(1) 不同，但是每次运行的结果都相同。例四，指定 seed 为当前系统流逝了的时间(单位为秒)： time_t time(0) ：#include <ctime>sran

5、d(unsigned)time(0);for(i nt i=0;i<10;i+)ran_num=rand() % 6;cout<<ran_num<<" " 第一次运行时输出： 0 1 5 4 5 0 2 3 4 2第二次： 3 2 3 0 3 5 5 2 2 3总之，每次运行结果将不一样， 因为每次启动程序的时刻都不同 (间隔须大于 1 秒？见下) 。关于 time_t time(0) ：time_t 被定义为长整型， 它返回从 1970 年 1 月 1 日零时零分零秒到目前为止所经过的时间， 单位为秒。比如假设输出：cout<<t

6、ime(0);值约为 1169174701 ，约等于 37 (年)乘 365 (天)乘 24(小时)乘 3600 (秒) (月日没 算)。另外，关于 ran_num = rand() % 6，将 rand() 的返回值与 6 求模是必须的， 这样才能确保目的随机数落在 0,6) 之间， 否则 rand() 的返回值本身可能是很巨大的。一个通用的公式是：要取得 a,b) 之间的随机整数，使用( rand() % (b-a) ) + a (结果值将含 a 不含 b)。 在a为0的情况下，简写为 rand() % b 。最后，关于伪随机浮点数：用rand() / double(RAND_MAX)可以

7、取得01之间的浮点数(注意，不同于整型时候的公式，是除以，不是求模)，举例：double ran_numf=0.0;srand(unsigned)time(0);for(int i=0;i<10;i+)ran_numf = rand() / (double)(RAND_MAX);cout<<ran_numf<<" "运行结果为：0.716636 , 0.457725 ,等10个01之间的浮点数，每次结果都不同。如果想取更大范围的随机浮点数，比如 110，可以将rand() /(double)(RAND_MAX) 改为 rand() /(doub

8、le)(RAND_MAX/10)运行结果为：7.19362 , 6.45775 ,等10个110之间的浮点数，每次结果都不同。 至于 100， 1000 的情况，如此类推。C+中常用ran d()函数生成随机数，但严格意义上来讲生成的只是伪随机数 (pseudo-random integral number )。生成随机数时需要我们指定一个种子，如果在程序 内循环，那么下一次生成随机数时调用上一次的结果作为种子。 但如果分两次执行程序， 那么由于种子相同，生成的 “随机数 ”也是相同的。在工程应用时， 我们一般将系统当前时间 (Unix 时间 )作为种子， 这样生成的随机数更接 近于实际意义上

9、的随机数。给一下例程如下：#include <iostream>#include <ctime>#include <cstdlib>using namespace std;int main()double random(double,double);srand(unsigned(time(0);for(int icnt = 0; icnt != 10; +icnt)cout << "No." << icnt+1 << ": " << int(random(0,10)<

10、;< endl;return 0;double random(double start, double end)return start+(end-start)*rand()/(RAND_MAX + 1.0);/* 运行结果* No.1: 3* No.2: 9* No.3: 0* No.4: 9* No.5: 5* No.6: 6* No.7: 9* No.8: 2* No.9: 9* No.10: 6*/利用这种方法能不能得到完全意义上的随机数呢？似乎 9 有点多哦？却没有 1,4,7？！ 我们来做一个概率实验， 生成 1000 万个随机数， 看 0-9这 10 个数出现的频率是不是大

11、 致相同的。程序如下：#include <iostream>#include <ctime>#include <cstdlib>#include <iomanip>using namespace std;int main()double random(double,double);int a10 = 0;const int Gen_max = 10000000; srand(unsigned(time(0);for(int icnt = 0; icnt != Gen_max; +icnt) switch(int(random(0,10)case

12、0: a0+; break;case 1: a1+; break;case 2: a2+; break;case 3: a3+; break;case 4: a4+; break;case 5: a5+; break;case 6: a6+; break;case 7: a7+; break;case 8: a8+; break;case 9: a9+; break;default: cerr << "Error!" << endl; exit(-1); for(int icnt = 0; icnt != 10; +icnt)cout <<

13、; icnt << ": " << setw(6) << setiosflags(ios:fixed) << setprecision(2) << double(aicnt)/Gen_max*100 << "%" << endl;return 0; double random(double start, double end)return start+(end-start)*rand()/(RAND_MAX + 1.0); /* 运行结果* 0: 10.01%* 1: 9

14、.99%* 2: 9.99%* 3: 9.99%* 4: 9.98%* 5: 10.01%* 6: 10.02%* 7: 10.01%* 8: 10.01% * 9: 9.99% */ 可知用这种方法得到的随机数是满足统计规律的。用 C 语言产生随机数在 C 语言中 ,rand() 函数可以用来产生随机数， 但是这不是真真意义上的随机数， 是一个 伪随机数，是根据一个数， 我们可以称它为种子， 为基准以某个递推公式推算出来的一系数， 当这系列数很大的时候， 就符合正态公布， 从而相当于产生了随机数， 但这不是真正的随机 数，当计算机正常开机后， 这个种子的值是定了的， 除非你破坏了系统， 为了

15、改变这个种子 的值， C 提供了 srand() 函数，它的原形是 void srand( int a) 。可能大家都知道 C 语言中的随机函数 random ，可是 random 函数并不是 ANSI C 标准， 所以说， random 函数不能在 gcc,vc 等编译器下编译通过。rand()会返回一随机数值， 范围在0至RAND_MAX 间。返回0至RAND_MAX 之间的 随机数值， RAND_MAX 定义在 stdlib.h ， (其值至少为 32767)我运算的结果是一个不定的数， 要看你定义的变量类型， int 整形的话就是 32767。 在调用此函数产生随机数前，必须先利 用s

16、rand()设好随机数种子，如果未设随机数种子，rand()在调用时会自动设随机数种子为 1。 一般用 for 语句来设置种子的个数。具体见下面的例子。一如何产生不可预见的随机序列呢利用srand(unsigned int)(time(NULL)是一种方法，因为每一次运行程序的时间是不同的。在C语言里所提供的随机数发生器的用法：现在的 C编译器都提供了一个基于 ANSI 标准的伪随机数发生器函数，用来生成随机数。它们就是rand()和srand()函数。这二个函数的工作过程如下：1) 首先给srand()提供一个种子，它是一个unsigned int类型，其取值范围从 065535 ；2) 然

17、后调用rand()，它会根据提供给 srand()的种子值返回一个随机数(在0到32767之间)3) 根据需要多次调用rand()，从而不间断地得到新的随机数；4) 无论什么时候，都可以给srand()提供一个新的种子，从而进一步随机化” rand的输出结果。下面是032767之间的随机数程序：#in clude <stdlib.h>#i nclude <stdio.h>#in clude <time.h>II使用当前时钟做种子void mai n( void )int i;srand( (un sig ned)time( NULL ); for( i =

18、0; i < 10;i+ )prin tf( " %dn", ran d();根据上面的程序可以很容易得到II初始化随机数II打印出10个随机数01之间的随机数:#in clude <stdlib.h>#i nclude <stdio.h>#in clude <time.h>mai n()int i;srand( (un sig ned)time( NULL );for( i = 0; i < 10;i+ )prin tf( "%5.2fn", ran d()I32767.0);而产生1100之间的随机数可

19、以这样写:#i nclude <stdlib.h>#in clude <stdio.h>#in clude <time.h>mai n()int i;srand( (un sig ned)time( NULL );for( i = 0; i < 10;i+ )prin tf( "%dn", ran d()%100+1);come from 二，三个通用的随机数发生器，推荐用第三个 函数名 : rand 功 能 : 随机数发生器 用 法: void rand(void); 程序例 :#include <stdlib.h>#

20、include <stdio.h>int main(void)int i;printf("Ten random numbers from 0 to 99nn");for(i=0; i<10; i+)printf("%dn", rand() % 100);return 0;函数名 : random功 能 : 随机数发生器用 法: int random(int num); 程序例 :#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <time.h>/* print

21、s a random number in the range 0 to 99 */int main(void)randomize();printf("Random number in the 0-99 range: %dn", random (100); return 0;函数名 : randomize 这个比较好！功 能 : 初始化随机数发生器用 法: void randomize(void); 程序例 :#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <time.h>int main(voi

22、d)int i;randomize();printf("Ten random numbers from 0 to 99nn");for(i=0; i<10; i+) printf("%dn", rand() % 100);return 0;在计算机常用算法中有介绍随机数的生成算法三 如何产生设定范围内的随机数由于 rand 产生的随机数从 0 到 rand_max ，而 rand_max 是一个很大的数，那么如何产生从 XY 的数呢？从X到Y，有Y X + 1个数，所以要产生从 X到Y的数，只需要这样写： k=rand()%( Y -X+ 1 )+

23、X;这样，就可以产生你想要的任何范围内的随机数了。 四，产生不重复的随机数1 ) #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include<stdio.h> #include <time.h> swap(int *pm,int *pn)/* 必须用指针进行交换 */int temp;temp=*pm;*pm=*pn;*pn=temp;int main(void)int i,a513;/*int *pa,*pb;*/srand( (unsigned)time( NULL ) ); /* 定义这个可以产生不同的随

24、机数 */ for(i=1; i<=512; i+)ai=i;printf("%4d",ai); for(i=512; i>=1; i-)/* pa=&ai; pb=&arand()%i+1;*/swap(&ai, &arand()%i+1);/* 加一是从一到 i 的随机，就不会包含 0*/* 不用再定义指针，这样结论是一样的 */ printf("n") ;for(i=1; i<=64; i+) printf("%4d",ai );getch(); /*wintc 的输出 */2)

25、 #include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include<stdio.h> int main(void)int a100=0; int i,m;for(i=1; i<=99; +i) printf("%4d",ai );srand( (unsigned)time( NULL ) ); for(i=1; i<=99; i+)while(am=rand()%100+1); am = i;for(i=1; i<=99; +i) printf("%4d",ai );getc

26、h();/ Snake.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。/This program is used to collect the most mark and output the routine. /by nwpu043814/date:20100509#include "stdafx.h"#include <iostream>#include <fstream>#include <vector>using namespace std;/this struct represents an location. typedef str

27、uctint x;int y; Pair;class Grid private :Grid(const Grid& g);public: Pair * m_data;const int m_width; /grid widthconst int m_height; /grid height int * m_adjacent; /memory array/constructor with width and height of the grid. Grid(int x, int y):m_width(x), m_height(y) m_data = new Pairx*y; memset

28、(m_data, 0, x*y *sizeof(Pair); m_adjacent = new intx*y; memset(m_adjacent, -1, x*y *sizeof(int);/free resourceGrid()delete m_data; delete m_adjacent;int Bin2One(int x, int y)return y*m_width + x;Pair One2Bin(int index)Pair p;p.x = index % m_width;p.y = index / m_width;return p;/this method is used t

29、o get or set the item of the grid.int & item(int x, int y)return m_datax+ y*m_width.x;/dynamic program main method, it recursively select the next location from the adjacents according to the priority.int getCap(const Pair & loc)/this array is used to storage the priority of four adjacents.i

30、nt value4 = 0;/this array is used to access four adjacents according to current location.int mask42 = -1,0,0,1,1,0,0,-1/*x_coordinate, y_coordinate*/;/now, we start to deal with four adjacents.for (int i = 0; i < 4; i+)/make sure current location has four adjacentsif (loc.x + maski0 >= 0 &

31、& loc.x + maski0 < m_width&& loc.y + maski1 >= 0 && loc.y + maski1 < m_height) /if the toy in the adjacent can hold current one.int current_toy = (m_dataBin2One(loc.x, loc.y).x >0)?m_dataBin2One(loc.x, loc.y).x:m_dataBin2One(loc.x, loc.y).y; if ( item(loc.x + maski0,

32、loc.y + maski1) >current_toy/item(loc.x , loc.y)| item(loc.x + maski0, loc.y + maski1) = 0)/when the adjacent has no toy.Pair adjacent;adjacent.x = loc.x + maski0;adjacent.y = loc.y + maski1;m_dataBin2One(adjacent.x, adjacent.y).y = current_toy; valuei = getCap(adjacent);int sum = 0;for (int i =

33、0; i < 4; i+)sum += valuei;/when all adjacents is less than current.if (sum = 0)return item(loc.x , loc.y);elseint index = 0;int current_max = valueindex;int select = 0;for (int index = 0; index < 4; index+)if (current_max < valueindex)current_max = valueindex;select = index;m_adjacentBin2O

34、ne(loc.x, loc.y) = Bin2One(loc.x + maskselect0, loc.y + maskselect1);return current_max + item(loc.x , loc.y);/this method drives the classvoid run()Pair loc;loc.x = 0;loc.y = 0;for (int i = 0; i < m_width*m_height; i+)m_datai.y = m_datai.x;cout << "total mark=" << this->

35、getCap(loc) << endl;/display the gridvoid displayGrid()for (int i =0 ; i < this->m_height; i+)for (int j = 0; j < this->m_width; j+)cout << " " << this->m_datai*m_width + j.x;cout << endl;/display the routine.void print()int current, next, out ;curren

36、t = 0;next = m_adjacentcurrent;out = m_datacurrent.x;while (next != -1)cout << " " << out ;current = next;next = m_adjacentcurrent; out = m_datacurrent.x;cout << " " << out ;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv) ifstream in("input.txt"); int x,y, k,

37、 value;in >> x >> y ;Grid * grid = new Grid(y, x);value = 0;/this block initializes the grid items with ifstream. while (true)if (in.eof() break; in >> k;grid->item(value%grid->m_width, value/grid->m_width) = k; value+;grid->displayGrid(); grid->run();/done grid->

38、print();cin >>x; delete grid; grid = NULL; in.close(); return 0;/ Snake.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。/This program is used to collect the most mark and output the routine. /by nwpu043814/date:20100509#include "stdafx.h"#include <iostream>#include <fstream>#include <vector>us

39、ing namespace std;/this struct represents an location. typedef structint x;int y; Pair;class Gridprivate :Grid(const Grid& g);public: Pair * m_data;const int m_width; /grid widthconst int m_height; /grid height int * m_adjacent; /memory array/constructor with width and height of the grid. Grid(i

40、nt x, int y):m_width(x), m_height(y) m_data = new Pairx*y; memset(m_data, 0, x*y *sizeof(Pair); m_adjacent = new intx*y; memset(m_adjacent, -1, x*y *sizeof(int);/free resourceGrid()delete m_data;delete m_adjacent; int Bin2One(int x, int y)return y*m_width + x; Pair One2Bin(int index)Pair p;p.x = ind

41、ex % m_width;p.y = index / m_width;return p;/this method is used to get or set the item of the grid. int & item(int x, int y)return m_datax+ y*m_width.x;/dynamic program main method, it recursively select the next location from the adjacents according to the priority.int getCap(const Pair &

42、loc)/this array is used to storage the priority of four adjacents.int value4 = 0;/this array is used to access four adjacents according to current location.int mask42 = -1,0,0,1,1,0,0,-1/*x_coordinate, y_coordinate*/ ;/now, we start to deal with four adjacents.for (int i = 0; i < 4; i+)/make sure

43、 current location has four adjacentsif (loc.x + maski0 >= 0 && loc.x + maski0 < m_width&& loc.y + maski1 >= 0 && loc.y + maski1 < m_height)/if the toy in the adjacent can hold current one.int current_toy = (m_dataBin2One(loc.x, loc.y).x >0)?m_dataBin2One(loc.x,

44、 loc.y).x:m_dataBin2One(loc.x, loc.y).y;if ( item(loc.x + maski0, loc.y + maski1) > current_toy/item(loc.x , loc.y)| item(loc.x + maski0, loc.y + maski1) = 0)/when the adjacent has no toy.Pair adjacent;adjacent.x = loc.x + maski0;adjacent.y = loc.y + maski1;m_dataBin2One(adjacent.x, adjacent.y).y

45、 = current_toy; valuei = getCap(adjacent);int sum = 0;for (int i = 0; i < 4; i+)sum += valuei;/when all adjacents is less than current.if (sum = 0)return item(loc.x , loc.y);elseint index = 0;int current_max = valueindex;int select = 0;for (int index = 0; index < 4; index+)if (current_max <

46、 valueindex)current_max = valueindex;select = index;m_adjacentBin2One(loc.x, loc.y) = Bin2One(loc.x + maskselect0, loc.y + maskselect1);return current_max + item(loc.x , loc.y);/this method drives the classvoid run()Pair loc;loc.x = 0;loc.y = 0;for (int i = 0; i < m_width*m_height; i+)m_datai.y =

47、 m_datai.x;cout << "total mark=" << this->getCap(loc) << endl;/display the gridvoid displayGrid()for (int i =0 ; i < this->m_height; i+)for (int j = 0; j < this->m_width; j+)cout << " " << this->m_datai*m_width + j.x;cout << e

48、ndl;/display the routine.void print()int current, next, out ;current = 0;next = m_adjacentcurrent;out = m_datacurrent.x;while (next != -1)cout << " " << out ;current = next;next = m_adjacentcurrent;out = m_datacurrent.x;cout << " " << out ;int _tmain(int a

49、rgc, _TCHAR* argv) ifstream in("input.txt");int x,y, k, value;in >> x >> y ;Grid * grid = new Grid(y, x);value = 0;/this block initializes the grid items with ifstream.while (true)if (in .eof()break;in >> k;grid->item(value%grid->m_width, value/grid->m_width) = k

50、; value+;grid->displayGrid();grid->r un();/donegrid->pri nt();cin >>x;delete grid;grid = NULL;in .close();return 0;应百度网友wu329613403的要求，花半小时写了个大体思路，最近太忙了，只能 写个思路，估计有不完善的地方，欢迎指正。（注意题目中没有给将距离与时间 沟通起来的教师行进速度，我认为应该给。）A，假设家长数目为N,从文件读取家长的时间表，定义一个家长类，包括的成 员为开始时间，结束时间，家长编号，存储到其余每个家长的距离的一个数组， 从

51、文件读入多少个家长就创建多少个家长对象，用一个容器C1来存放N个家长对象的指针，定义一个容器 C2保存家长的拜访情况.B, 删除安排时间段小于45分钟的家长，根据每个家长的开始时间对容器 C1中 的家长进行排序，时间早的排在最前面。C, 选取开始时间最早的家长作为当前准备拜访的家长，拜访时间持续 45分钟， 将当前家长的拜访情况保存到容器 C2,同时从容器C1中删除当前家长的信息。D, 用当前家长到其余每个（未拜访）的家长的时间加上各个家长的开始时间作 为每个家长的新的开始时间，重新对容器 C1按照新的开始时间进行排序，对容 器中的家长C1i进行判断（i从0开始）：if（ 当前家长的开始时间比

52、现在的时间早（小，意思是已经错过了） ）新拜访结束时刻 1 = 当前时时刻 + 刚刚拜访的家长到当前家长 C1i 需要的 时间长度 + 45 分钟；if （ 新拜访结束时刻 1 比 家长 C1i 的结束时刻早 （ 或者为同一个时刻 ）拜访这个家长 C1i ，时间持续 45 分钟 ; 将拜访信息添加到 C2;从 C1 中删除当前家长 C1i;if（C1 不为空 ）goto D;（意思是：重复步骤D的内容）elsegoto E;（ 去输出C2的内容）else从C1中删除当前家长C1i;else拜访容器 C1 中的排第一的家长，时间持续 45分钟;（ 出现这种情况，就是老 师走到下个拜访的家长的时候， 拜访时间还没有开始， 需要等待一段时间， 实际 上这样的情况是浪费了时间了， 谁叫这个家长的开始时间安排的晚呢， 不能怪老 师。）将拜访信息添加到 C2;从C1中删除当前家长C1i;if（C1 不为空 ）goto D;（意思是：重复步骤D的内容）elsegoto E;（ 去输出C2的内容）E, 根据容器C2的拜访记录输出家访安排计划