有没有一个函数生成一个随机int数在C?或者我必须使用第三方库?
当前回答
下面是我的方法(围绕rand()的包装器):
我还扩展到允许min为INT_MIN而max为INT_MAX的情况,这通常不可能单独使用rand(),因为它返回从0到RAND_MAX的值,包括(1/2范围)。
像这样使用它:
const int MIN = 1;
const int MAX = 1024;
// Get a pseudo-random number between MIN and MAX, **inclusive**.
// Seeding of the pseudo-random number generator automatically occurs
// the very first time you call it.
int random_num = utils_rand(MIN, MAX);
定义和氧描述:
#include <assert.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
/// \brief Use linear interpolation to rescale, or "map" value `val` from range
/// `in_min` to `in_max`, inclusive, to range `out_min` to `out_max`, inclusive.
/// \details Similar to Arduino's ingenious `map()` function:
/// https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/
///
/// TODO(gabriel): turn this into a gcc statement expression instead to prevent the potential for
/// the "double evaluation" bug. See `MIN()` and `MAX()` above.
#define UTILS_MAP(val, in_min, in_max, out_min, out_max) \
(((val) - (in_min)) * ((out_max) - (out_min)) / ((in_max) - (in_min)) + (out_min))
/// \brief Obtain a pseudo-random integer value between `min` and `max`, **inclusive**.
/// \details 1. If `(max - min + 1) > RAND_MAX`, then the range of values returned will be
/// **scaled** to the range `max - min + 1`, and centered over the center of the
/// range at `(min + max)/2`. Scaling the numbers means that in the case of scaling,
/// not all numbers can even be reached. However, you will still be assured to have
/// a random distribution of numbers across the full range.
/// 2. Also, the first time per program run that you call this function, it will
/// automatically seed the pseudo-random number generator with your system's
/// current time in seconds.
/// \param[in] min The minimum pseudo-random number you'd like, inclusive. Can be positive
/// OR negative.
/// \param[in] max The maximum pseudo-random number you'd like, inclusive. Can be positive
/// OR negative.
/// \return A pseudo-random integer value between `min` and `max`, **inclusive**.
int utils_rand(int min, int max)
{
static bool first_run = true;
if (first_run)
{
// seed the pseudo-random number generator with the seconds time the very first run
time_t time_now_sec = time(NULL);
srand(time_now_sec);
first_run = false;
}
int range = max - min + 1;
int random_num = rand(); // random num from 0 to RAND_MAX, inclusive
if (range > RAND_MAX)
{
static_assert(
sizeof(long int) > sizeof(int),
"This must be true or else the below mapping/scaling may have undefined overflow "
"and not work properly. In such a case, try casting to `long long int` instead of "
"just `long int`, and update this static_assert accordingly.");
random_num = UTILS_MAP((long int)random_num, (long int)0, (long int)RAND_MAX, (long int)min,
(long int)max);
return random_num;
}
// This is presumably a faster approach than the map/scaling function above, so do this faster
// approach below whenever you don't **have** to do the more-complicated approach above.
random_num %= range;
random_num += min;
return random_num;
}
参见:
[我在写下上面的答案后发现了这个问答,但它显然非常相关,他们对非缩放范围的情况做了同样的事情]我如何从rand()中获得特定的数字范围? [我需要进一步研究和阅读这个答案-似乎有一些好的观点,保持良好的随机性不使用模量]我如何从rand()得到一个特定的数字范围? http://c-faq.com/lib/randrange.html
其他回答
与此相关的特定于glibc的函数(应该在大多数Linux环境中都可以找到)是random(),或者您可能对其线程安全版本random_r()感兴趣。在将结构体random_data传递给random_r()之前,必须使用initstate_r()初始化它。
下面是一个快速的代码示例:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
void xxx (void) {
unsigned int seed = (unsigned int) time(NULL);
char rnd_state[17] = {0};
struct random_data rnd_st_buf = {0};
initstate_r(seed, &rnd_state[0], 17, &rnd_st_buf);
for(size_t idx = 0; idx < 8; idx++) {
int32_t rnd_int = 0;
char rnd_seq_str[6] = {0};
random_r(&rnd_st_buf, &rnd_int);
memcpy((char *)&rnd_seq_str[0], (char *)&rnd_int, 4);
printf("random number : 0x%08x, \n", rnd_int);
}
}
如果你的系统支持arc4random函数族,我建议使用它们来代替标准的rand函数。
arc4random家族包括:
uint32_t arc4random(void)
void arc4random_buf(void *buf, size_t bytes)
uint32_t arc4random_uniform(uint32_t limit)
void arc4random_stir(void)
void arc4random_addrandom(unsigned char *dat, int datlen)
Arc4random返回一个随机的32位无符号整数。
Arc4random_buf将随机内容放在参数buf: void *中。内容的数量由bytes: size_t参数决定。
Arc4random_uniform返回一个随机的32位无符号整数,它遵循规则:0 <= Arc4random_uniform (limit) < limit,其中limit也是一个32位无符号整数。
Arc4random_stir从/dev/urandom读取数据,并将数据传递给arc4random_adrandom以额外随机化它的内部随机数池。
arc4random_adrandom由arc4random_stir使用,根据传递给它的数据填充它的内部随机数池。
如果你没有这些函数,但你在Unix上,那么你可以使用下面的代码:
/* This is C, not C++ */
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h> /* exit */
#include <stdio.h> /* printf */
int urandom_fd = -2;
void urandom_init() {
urandom_fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
if (urandom_fd == -1) {
int errsv = urandom_fd;
printf("Error opening [/dev/urandom]: %i\n", errsv);
exit(1);
}
}
unsigned long urandom() {
unsigned long buf_impl;
unsigned long *buf = &buf_impl;
if (urandom_fd == -2) {
urandom_init();
}
/* Read sizeof(long) bytes (usually 8) into *buf, which points to buf_impl */
read(urandom_fd, buf, sizeof(long));
return buf_impl;
}
urandom_init函数打开/dev/urandom设备,并将文件描述符放在urandom_fd中。
urandom函数基本上与rand调用相同,只是更安全,并且它返回一个长(容易更改)。
但是,/dev/urandom可能会有点慢,所以建议您使用它作为不同随机数生成器的种子。
如果您的系统没有/dev/urandom,但是有一个/dev/random或类似的文件,那么您可以简单地将传递的路径更改为在urandom_init中打开。urandom_init和urandom中使用的调用和api(我相信)是POSIX兼容的,因此,即使不是所有POSIX兼容的系统,也应该在大多数系统上工作。
注意:如果可用熵不足,从/dev/urandom读取将不会阻塞,因此在这种情况下生成的值可能是密码不安全的。如果您担心这一点,那么使用/dev/random,如果熵不足,它总是会阻塞。
如果您在另一个系统(即。Windows),然后使用rand或一些内部Windows特定平台依赖的不可移植API。
urandom, rand或arc4random调用的包装器函数:
#define RAND_IMPL /* urandom(see large code block) | rand | arc4random */
int myRandom(int bottom, int top){
return (RAND_IMPL() % (top - bottom)) + bottom;
}
有人很好地解释了为什么使用rand()在给定范围内生成均匀分布的随机数是一个坏主意,我决定看看输出到底有多倾斜。我的测试案例是公平掷骰子。下面是C代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
int dice[6];
for (i = 0; i < 6; i++)
dice[i] = 0;
srand(time(NULL));
const int TOTAL = 10000000;
for (i = 0; i < TOTAL; i++)
dice[(rand() % 6)] += 1;
double pers = 0.0, tpers = 0.0;
for (i = 0; i < 6; i++) {
pers = (dice[i] * 100.0) / TOTAL;
printf("\t%1d %5.2f%%\n", dice[i], pers);
tpers += pers;
}
printf("\ttotal: %6.2f%%\n", tpers);
}
这是它的输出:
$ gcc -o t3 t3.c
$ ./t3
1666598 16.67%
1668630 16.69%
1667682 16.68%
1666049 16.66%
1665948 16.66%
1665093 16.65%
total: 100.00%
$ ./t3
1667634 16.68%
1665914 16.66%
1665542 16.66%
1667828 16.68%
1663649 16.64%
1669433 16.69%
total: 100.00%
我不知道你需要你的随机数有多统一,但上面的看起来足够统一,满足大多数需求。
编辑:用比time(NULL)更好的东西初始化PRNG是个好主意。
尽管这里所有人都建议使用rand(),但除非迫不得已,否则您不会想要使用rand() !rand()生成的随机数通常非常糟糕。引用Linux手册页:
Linux C库中的rand()和srand()版本使用与random(3)和srandom(3)相同的随机数生成器,因此低阶位应该与高阶位一样随机。但是,在旧的rand()实现上,以及在不同系统上的当前实现上,低阶位比高阶位随机得多。当需要良好的随机性时,不要在旨在可移植的应用程序中使用此函数。(请使用random(3)。)
关于可移植性,random()也由POSIX标准定义了很长一段时间。rand()更老,它已经出现在第一个POSIX.1规范(IEEE Std 1003.1-1988)中,而random()首次出现在POSIX.1-2001 (IEEE Std 1003.1-2001)中,然而当前的POSIX标准已经是POSIX.1-2008 (IEEE Std 1003.1-2008),仅在一年前收到了更新(IEEE Std 1003.1-2008, 2016版)。所以我认为random()是非常可移植的。
POSIX.1-2001还引入了lrand48()和mrand48()函数,参见这里:
此函数族应使用线性同余算法和48位整数算术生成伪随机数。
一个很好的伪随机源是arc4random()函数,它在许多系统上都可用。不是任何官方标准的一部分,在1997年左右出现在BSD中,但你可以在Linux和macOS/iOS等系统上找到它。
你可以生成随机字符,然后将它们视为int:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
typedef double rand_type; // change double to int
rand_type my_rand() {
char buff[sizeof(rand_type)];
for (size_t i = 0 ; i < sizeof(rand_type) ; ++i)
buff[i] = (char) rand();
return *(rand_type *) buff;
}
int main() {
int i ; // srand as you want
for (i = 0 ; i < 10 ; ++i)
printf("%g\n", my_rand()); // change %g to %d
return 0 ;
}