随机数生成原理 实现方法 不同编程语言的随机数函数(2)

2019-05-18 18:38

Java中随机数生成的几种方法

java产生随机数的几种方式

? 在j2se里我们可以使用Math.random()方法来产生一个随机数,这个产生的随机数是0-1

之间的一个double,我们可以把他乘以一定的数,比如说乘以100,他就是个100以内

的随机,这个在j2me中没有。 ?

在java.util这个包里面提供了一个Random的类,我们可以新建一个Random的对象来产生随机数,他可以产生随机整数、随机float、随机double,随机long,这个也是我们在j2me的程序里经常用的一个取随机数的方法。 ?

在我们的System类中有一个currentTimeMillis()方法,这个方法返回一个从1970年1月1号0点0分0秒到目前的一个毫秒数,返回类型是long,我们可以拿他作为一个随机数,我们可以拿他对一些数取模,就可以把他限制在一个范围之内啦

其实在Random的默认构造方法里也是使用上面第三种方法进行随机数的产生的

对于方法二中的Random类有以下说明:

java.util.Random类有两种方式构建方式:带种子和不带种子

不带种子:

此种方式将会返回随机的数字,每次运行结果不一样

public class RandomTest {

public static void main(String[] args) {

java.util.Random r=new java.util.Random();

for(int i=0;i<10;i++){

System.out.println(r.nextInt()); }

}

带种子:

此种方式,无论程序运行多少次,返回结果都是一样的

public static void main(String[] args) {

java.util.Random r=new java.util.Random(10);

for(int i=0;i<10;i++){

System.out.println(r.nextInt()); } }

两种方式的差别在于

(1) 首先请打开Java Doc,我们会看到Random类的说明:

此类的实例用于生成伪随机数流,此类使用 48 位的种子,该种子可以使用线性同余公式对其进行修改(请参阅 Donald Knuth 的《The Art of Computer Programming, Volume 2》,第 3.2.1 节)。

如果用相同的种子创建两个 Random 实例,则对每个实例进行相同的方法调用序列,它们将生成并返回相同的数字序列。为了保证实现这种特性,我们为类Random指定了特定的算法。为了 Java 代码的完全可移植性,Java 实现必须让类 Random 使用此处所示的所有算法。但是允许 Random 类的子类使用其他算法,只要其符合所有方法的常规协定即可。

Java Doc对Random类已经解释得非常明白,我们的测试也验证了这一点。

(2) 如果没有提供种子数,Random实例的种子数将是当前时间的毫秒数,可以通过System.currentTimeMillis()来获得当前时间的毫秒数。打开JDK的源代码,我们可以非常明确地看到这一点。 /**

* Creates a new random number generator. Its seed is initialized to

* a value based on the current time:

* Random() { this(System.currentTimeMillis()); }java.lang.System#currentTimeMillis() */

public Random() { this(System.currentTimeMillis()); }

另外:

random对象的nextInt(),nextInt(int n)方法的说明:

int nextInt()

返回下一个伪随机数,它是此随机数生成器的序列中均匀分布的 int 值。

int nextInt(int n)

返回一个伪随机数,它是从此随机数生成器的序列中取出的、在 0(包括)和指定值(不包括)之间均匀分布的 int值。

C++中随机数生成方法

标准库(被包含于中)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 srand(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0~6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<

}

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<

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<

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 //?

srand((unsigned)time(0)); for(int i=0;i<10;i++){ ran_num=rand() % 6; cout<

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<

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)可以取得0~1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<

运行结果为:0.716636,0.457725,…等10个0~1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1~10,可以将

rand() /(double)(RAND_MAX) 改为 rand() /(double)(RAND_MAX/10)

运行结果为:7.19362,6.45775,…等10个1~10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rand()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的随机数。给一下例程如下:

#include #include #include using namespace std;


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