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C语言中生成随机数的几种方式

29 人参与  2024年10月06日 18:00  分类 : 《关于电脑》  评论

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一.rand

1.rand介绍

C语言提供了一个函数叫rand,这函数是可以生成随机数的,函数原型如下所示:

int rand (void);

rand函数会返回一个伪随机数,这个随机数的范围是在0~RAND_MAX之间,这个RAND_MAX的大小是依赖编译器上实现的,但是大部分编译器上是32767。

2.使用

头文件是:#include<stdlib.h>

printf("%d\n", rand());

rand()%100+1;//%100的余数是0~99,0~99的数字+1,范围是1~100

如果要生成100~200的随机数,方法如下:

100 + rand()%(200-100+1)

//余数的范围是0~100,加100后就是100~200

如果要生成a~b的随机数,方法如下:

a + rand()%(b-a+1)

3.说明:

rand函数是对一个叫“种子”的基准值进行运算生成的随机数。

每次运行程序产生的随机数序列是一样的,那是因为rand函数生成随机数的默认种子是1。如果要生成不同的随机数,就要让种子是变化的。

二.srand

1.srand介绍

C语言中还提供了一个函数叫srand用来初始化随机数的生成器的,srand的原型如下:

void srand (unsigned int seed);

程序中在调用rand函数之前先调用srand函数,通过srand函数的参数seed来设置rand函数生成随机数的时候的种子,只要种子在变化,每次生成的随机数序列也就变化起来了。那也就是说给srand的种子是如果是随机的,rand就能生成随机数;也就是在生成随机数的时候又需要一个随机数。

三.time

1.time函数介绍

在程序中我们一般是使用程序运行的时间作为种子,因为时间时刻在发生变化的。

在C语言中有一个函数叫time,就可以获得这个时间,time函数原型如下:

time_t time (time_t* timer);

time函数会返回当前的日历时间,其实返回的是1970年1月1日0时0分0秒到现在程序运行时间之间的差值,单位是秒。返回的类型是time_t类型的,time_t类型本质上其实就是32位或者64位的整型类型。

time函数的参数timer如果是非NULL的指针的话,函数也会将这个返回的差值放在timer指向的内存中带回去。

如果timer是NULL,就只返回这个时间的差值。time函数返回的这个时间差也被叫做:时间戳。

2.测试代码

头文件:#include<time.h>

如果只是让time函数返回时间戳,我们就可以这样写:

time(NULL);//调用time函数返回时间戳

四.生成随机数综合运用

1.用time函数返回值做为种子,然后再生成随机数

2.代码如下:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <time.h>

int main()

{

    // 设置种子为当前时间  

    srand((unsigned int)time(NULL));  

    // 生成并打印一个随机数(0到RAND_MAX之间)  

    int random_number = rand();  

    printf("随机数:%d\n", random_number);  

  

    // 生成并打印一个在指定范围内的随机数(例如1到100之间)  

    int min = 1, max = 100;  

    int range = max - min + 1;  

    int random_number = min + rand() % range;  

    printf("1到100之间的随机数:%d\n", random_number_in_range);

    return 0;

}

五.产生真随机数的几种方式

1.openssl的实现方式,基本步骤如下:
     首先会获取系统提供的真随机数源,源产生的数据是由系统硬件或操作系统的事件(例如用户的鼠标移动、键盘输入、硬件噪声等)产生的,具有高度的随机性。
这些数据放到熵池中,然后使用一个伪随机数生成器(通常是一个加密安全的伪随机数生成器)来从熵池中生成更多的随机数据。


2.linux下产生随机数的方法
       /dev/random设备是Linux系统中的一个随机数发生器,它可以产生高质量的随机数,这些随机数可以用于加密、认证等安全性要求较高的场景。
注意:
由于/dev/random设备仅依赖于系统环境中的熵源(如硬件噪声),因此在系统运行初期可能无法立即生成足够的随机数,此时读取操作会阻塞。
为了避免长时间阻塞,可以使用/dev/urandom设备,该设备也可以产生随机数,但不会阻塞,当熵源不足时会使用伪随机数算法来生成数据。

3.单片机内硬件随机发生器产生随机数
      有些单片机有内部硬件随机发生器,可以产生真正的随机数,比如:
STM32F407 自带了硬件随机数发生器(RNG),RNG 处理器是一个以连续模拟噪声为基础的随机数发生器,在主机读数时提供一个 32 位的随机数。

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