生成随机数的方式你选对了吗？
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生成随机数的N种方式
首先需要说明的是，计算机中生成的随机数严格来说都是伪随机，即非真正的随机数，真正随机数的随机样本不可重现。那么我们来看看代码中有哪些方式可以生成随机数。
rand
rand函数声明如下：
- #include <stdlib.h>
- int rand(void);
rand函数返回[0,RAND_MAX)范围的随机整数，在我的机器上，RAND_MAX为2147483647。
使用示例：
- rand.c
- */
- #include<stdlib.h>
- #include<stdio.h>
- int main(void)
- {
- int i = 0;
- while(i < 5)
- {
- printf("%d ",rand());
- i++;
- }
- printf("\n");
- return 0;
- }
编译运行：
- $ gcc -o rand rand.c
- ./rand
- 1804289383 846930886 1681692777 1714636915 1957747793
多运行几次，你就会惊喜地发现，每次运行的结果都是一样的!!!这还玩个毛线?
srand
别急，rand虽然每次运行的结果都是一样的，那是因为它的种子默认为1。每一个种子会有一串看似随机的序列，每次取下一个出来，整体都近乎是随机分布的。但是如果你的种子每次都是一样的，那么每次运行可能得到的结果也是一样的。我们需要利用srand给它一个种子。
- #include <stdlib.h>
- void srand(unsigned int seed);
为了保证我们每次的得到的随机数不一样，我们必须在每次调用时，都确保种子不一样，因此通常会选择使用时间作为种子，注意这只是通常的种子选择，你可以根据实际使用需求进行选择。
于是我们在使用之前设置好种子，使用示例：
- rand.c
- */
- #include<stdlib.h>
- #include<stdio.h>
- #include<time.h>
- int main(void)
- {
- srand(time(NULL));//设置随机种子，注意只需要设置一次即可
- int i = 0;
- while(i < 5)//生成5个随机数
- {
- printf("%d ",rand());
- i++;
- }
- printf("\n");
- return 0;
- }
现在好了，每次运行生成的都不一样了。但是还有一个问题，如果这种方式在多线程下使用，也是不可取的，因为rand不是可重入函数。它的每次调用都会修改一些隐藏的属性，因此在多线程中使用它并不合适。
rand_r
为了在多线程下使用，我们使用rand_r，使用方式和rand是一样的：
- #include <stdlib.h>
- int rand_r(unsigned int *seedp);
使用示例：
- #include<stdlib.h>
- #include<stdio.h>
- #include<time.h>
- int main(void)
- {
- unsigned int seed = time(NULL);
- int i = 0;
- while(i < 5)//生成5个随机数
- {
- printf("%d ",rand_r(&seed));
- i++;
- }
- printf("\n");
- return 0;
- }
多线程中，多个线程可能几乎同时调用，那它们的种子可能也一样，如果想不一样，还可以将种子设置成和线程id有关。
- unsigned int seed = time(NULL)^pthread_self();
random
通过前面的例子可以发现，rand生成的整数范围是有限的，为了生成更大范围，可以使用random：
- #include <stdlib.h>
- long int random(void);
- void srandom(unsigned int seed);
random返回的类型为long int，因此在一定程度上，它生成的范围要大得多。另外与rand类似，需要使用srandom函数设置种子。具体的例子就不再放出了。
生成指定范围随机数
前面的例子都是生成[1,RAND_MAX]之间的数，如果要生成指定区间的随机数呢?假设a和b不超过int范围以及它们的差值不超过rand的生成范围。
[a,b)
左闭右开区间，即包含a，不包含：
- (rand() % (b - a)) + a;
[a,b]
左闭右闭，即包含a和b：
- (rand() % (b - a + 1)) + a;
(a,b]
左开右闭，即不包含a，包含b：
- (rand() % (b-a)) + a + 1;
[0,b]
- rand() % b ;
0到1之间的浮点数
- rand()/(double)RAND_MAX;
举例
生成[2,10)之间的随机数5个：
- #include<stdlib.h>
- #include<stdio.h>
- #include<time.h>
- int main(void)
- {
- srand(time(NULL));//设置随机种子，注意只需要设置一次即可
- int i = 0;
- int a = 2;
- int b = 10;
- while(i < 5)//生成5个随机数
- {
- printf("%d ",( rand() % ( b - a ) )+ a);
- i++;
- }
- printf("\n");
- return 0;
- }
总结
记住，通过这些方法生成的都是伪随机数。而一个好的随机算法，它的随机性很强，可能需要根据使用场景去设计具体的算法。本文所介绍的仅仅是库函数提供的随机数生成函数。