伪随机数

首先我们必须要明确的是，计算机里头产生的“随机数”不是真正意义上的随机数，它是计算机中的随机函数按照某种特定算法模拟产生的，可以说我们按照这个算法而算出来的结果都是确定的。如何去理解这段话呢？就像简单的1+1算式，我们按照规定的加法算法算出来了结果2，这个结果完全是确定的，出现这个结果的概率是1，这就不再是随机事件，而是必然事件了。真正意义上的随机数在现实中是随机产生的，不能被预知，是随机事件，这点需要与计算机的“随机数”进行区别，因此我们也把计算机的“随机数”称作伪随机数，伪随机数只是计算机对现实随机数的一种模拟结果。

生成过程

直接调用

用C/C++生成伪随机数十分简单，只需要使用一个能够生成伪随机数的函数rand()即可，使用rand()时需要在源代码头部加上预编译指令#include <stdlib.h>或者#include <cstdlib>，否则会编译不通过。这两条指令的区别是，前者适用于C语言，后者则适用于C++。简易的代码如下：

#include <cstdio>
#include <cstdlib>

int main()
{
    printf("%d\n",rand());  //直接调用rand()函数输出即可
    return 0;
}

在这里，我们发现了个问题，使用这段代码输出的伪随机数不论程序运行几次都是不变的，生成的值都是固定的……知道为什么叫伪随机数了吧，毕竟都是按照特定算法算出来的，只是直接调用并不能用来模拟随机的过程！那我们该怎么办呢？

时间初始化

要想用C/C++模拟出随机数，除了用到rand()函数，还需要用到srand()与time()这两种函数。那么，我们先来认识一下这三种函数：

rand()：能够产生伪随机数的随机函数，产生的值在0~RAND_MAX之间，一般来说RAND_MAX的大小由系统决定。直接调用该函数将返回的模拟的伪随机数，类型为整数（可以是int，也可以是long long，只要是整数即可）
srand()：伪随机数发生器的初始化函数，原型void srand(unsigned int seed)，rand()可以通过srand()的seed参数值（种子值）产生一系列伪随机数。
time()：该函数可以返回自UNIX纪元起至当前时刻的秒数，使用time(NULL)或time(0)来获取当前系统时间，函数原型time_t time(time_t *t)。

现在，我们可以很好的解释为什么直接调用rand()产生的数值都是固定不变的，因为srand()的初始化种子值都是固定不变的。为什么呢？如果没有事先设置srand()，会默认种子值为1，即unsigned int seed = 1，从而导致rand()根据其产生的伪随机数都是不变的数值。
我们需要引入一场变化，通过什么呢？当然是时间！时间始终在变化着，需要用到time(NULL)来引入变化的时间，将其作为初始化函数的参数！使用time()函数需要加上预编译指令#include <time.h>或者#include <ctime>。生成伪随机数的代码如下：

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

int main()
{
    srand(time(NULL));  //初始化函数引入变化的时间种子参数
    printf("%d\n",rand());
    return 0;
}

如果使用C++，运用流输入输出可能是更加简便，毋须指明相应的格式符，只要加上#include <iostream>就可以直接使用std::cin与std::cout，不过相比于scanf()与printf()速度要慢得多，在算法竞赛里不推荐使用。

使用方法

特定范围的伪随机数

我们往往需要产生的是某一特定范围的随机数，那我们应该如何编写代码呢？其实道理很简单，只需对rand()取余即可，代码如下：

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

int main()
{
    srand(time(NULL));
    int n;
    int a;  
    scanf("%d",&n);
    scanf("%d",&a);
    printf("%d\n",a+rand()%n);  //产生[a,n+a)范围内的伪随机数
    return 0;
}

伪随机小数

如果我们需要产生[0,1]的小数，该如何编写代码呢？这里有个简单的方法，如果需要2位小数，就将rand()对101取余，再除以100.0即可得到满足要求的伪随机小数。同理，需要3位小数，就对1001取余再除以1000.0。代码如下：

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

int main()
{
    srand(time(NULL));
    printf("%.2f\n",(rand()%101)/100.0);  //获得[0,1]之内的2位随机小数
    return 0;
}

【C/C++】伪随机数