关于随机数产生的问题

Ｑ李刚:
    问题: 怎样获得一个真正的随机数？要知道，rand()是不能产生真正的随机数的!即使不能产生真正的随机数，也要大概接近呀！而rand()好象每次的随机都一样。Ａ回答:     之所以rand()每次的随机数都一样是因为rand()函数使用不正确。各种编程语言返回的随机数（确切地说是伪随机数）实际上都是根据递推公式计算的一组数值，当序列足够长，这组数值近似满足均匀分布。如果计算伪随机序列的初始数值（称为种子）相同，则计算出来的伪随机序列就是完全相同的。这个特性被有的软件利用于加密和解密。加密时，可以用某个种子数生成一个伪随机序列并对数据进行处理；解密时，再利用种子数生成一个伪随机序列并对加密数据进行还原。这样，对于不知道种子数的人要想解密就需要多费些事了。当然，这种完全相同的序列对于你来说是非常糟糕的。要解决这个问题，需要在每次产生随机序列前，先指定不同的种子，这样计算出来的随机序列就不会完全相同了。你可以在调用rand()函数之前调用srand( (unsigned)time( NULL ) )，这样以time函数值（即当前时间）作为种子数，因为两次调用rand函数的时间通常是不同的，这样就可以保证随机性了。你也可以使用srand函数来人为指定种子数。Windows 9x/NT的游戏FreeCell就允许用户指定种子数，这样用户如果一次游戏没有成功，下次还可以以同样的发牌结果再玩一次。


    陈翔宇: 我按照上述方法并不能产生随机数，仅产生公差为3或4的等差数列：
    #include <stdlib.h>
    #include <iostream.h>
    #include <conio.h>
    #include <time.h>
    void main()
    {
     for(int i=0;i<100000;i++)
     {
     srand( (unsigned)time( NULL ) );
     cout<<rand()<<endl;
     }
    }
    答：你的程序是有问题的，你每产生一个随机数之前，都调用一次srand，而由于计算机运行很快，所以你每次用time得到的时间都是一样的（time的时间精度较低，只有55ms）。这样相当于使用同一个种子产生随机序列，所以产生的随机数总是相同的。你应该把srand放在循环外：
     srand( (unsigned)time( NULL ) );
     for(int i=0;i<100000;i++)
     {
     cout<<rand()<<endl;
     }

http://www.china-askpro.com/msg22/qa36.shtml

srand(time(NULL));这个一般就是在程序开始的时候调用一次即可。

一种快速可预制的随机数组产生方法
作者：重庆大学光电学院311实验室袁刚在工程软件的设计和安全系统设计中，建立模型、产生密码经常需要使用到随机数组。然而计算机不会产生绝对随机的随机数，计算机只能产生“伪随机数”。其实绝对随机的随机数只是一种理想的随机数，即使计算机怎样发展，它也不会产生一串绝对随机的随机数。计算机只能生成相对的随机数，即伪随机数。
伪随机数并不是假随机数，而是指有规律的数，事实上都是由计算机经过一定的算法计算得到的。大家常用的方法是根据一个给定的数作为种子，如采用变化的时间作为种子，调用srand((unsigned)time(NULL))后执行rand()从而获得一个随机数。很显然，相同或相近的种子得到的随机数将会是完全一样或互相接近。
因此要产生真正意义的随机数，那么种子首先必须是随机的。随机的种子可以通过外接的硬件随机发生器产生，据说最新的intel处理器即采用了读取cpu上热噪声的方法来获取随机数。当无法利用硬件的随机发生器时，我们常采用的办法是，在两次调用srand((unsigned)time(NULL))之间加入一定时间的延时。但当需要产生一个很大的随机数组时，这种延时是漫长而不可忍受的。而且事实上由于延时具有规律性，产生的随机数也不那么随机。
一种容易想到的产生随机数组的方法是设计出复杂的算法，从而减小数组结果的规律性。这种方法需要很高的技巧，也不太适合一般程序的调用。
此外，在很多情况下，我们不仅要求产生随机的数组，同时还对产生的数组有统计规律上的要求。如必须服从正态分布，均匀分布等。简单的调用srand和rand函数无法满足需要。
Matlab是一种功能强大的工程数学软件，利用其随机数组产生模块，我们能很容易的得到服从各种分布形式的大数组，其随机数产生的原理即是基于复杂的算法的。因此我们自然想到利用matlab产生的随机数表来作为随机数池，从中获得我们所需要的随机数组。
本随机数组产生方法由三部分组成：其一是txt文件的随机数池，这里我利用matlab产生1000个服从正态分布的随机数，10个一排，每两个数字之间间隔3个空格，行首3个空格存为文本文档，第一个数序号为0，然后按先行后列序号依次排列到999；其二和三分别是从随机数池中捞取随机数的函数类的.h文件和.cpp文件。
在捞取随机函数的函数类中，定义CStdioFile的file1，打开作为随机数池的txt文档。首先以时间作为种子，产生一个0－999的随机数，读取随机数池中从以这个值为序号的开始的数，直到读够所需的随机数组。序号如果超出数池的范围则跳到数池的开始，继续读取。
调用本函数类，需要输入int m_Collect_Times,double *a_Random,int m_Txt_Line,int m_Txt_Row,int m_Txt_Spacing分别代表取点个数、取得的随机数组的存储位置、随机数池行数、列数、数池中两数间空格个数。并将"C:\\Yg\\Debug\\ramdom1000.txt"改为你的随机数池文件的位置，"   "中的空格数改为你所使用的空格数。
下面为本函数类中的主要函数代码：void CRandomArrayFromTxt::GetRandomArrayFromTxt(int m_Collect_Times,double *a_Random,int m_Txt_Line,                                                int m_Txt_Row,int m_Txt_Spacing){    int m,mx,my,cl;    srand((unsigned)time(NULL));            // 生成时间种子    m=rand()%m_Txt_Line;                    // 返回一个0-m_Txt_Line-1的随机数,即查表的起始位置    mx=m%m_Txt_Row;                         // 查表起始位置的列号，文件头为0行0列    my=m/m_Txt_Row;                         // 查表起始位置的行号
    cl=(m_Collect_Times+mx-1)/m_Txt_Row+1;  // 需要从数表中读取的行数
    // 打开txt文本的数表。    CStdioFile file1( "C:\\Yg\\Debug\\ramdom1000.txt",CFile::modeNoTruncate | CFile::modeRead                      | CFile::typeText);
    CString strc;    int ct=0;                               // 用于记录当前已经取得的随机数个数
    for(m=0;m<my;m++)    {        file1.ReadString(strc);    }
    // 取出有用的行，直到取够为之    for(int n=0;n<cl;n++)       {        if(n+my==m_Txt_Line)            file1.SeekToBegin();            // 数表不够长，重新定位到文件头        file1.ReadString(strc);          if(n==0)                            // 如果是取得的第一行        {            int aw1,aw2;            aw1=strc.GetLength();            for(m=0;m<mx+1;m++)             // 过掉前面无用的空格            {                aw1=strc.GetLength();                aw2=strc.Find("   ");       // 找到作为间隔的前三个空格所在位置                strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing); // 取这三个空格右边的所有字符串            }            // 下面取出剩下的字符串中每三个空格前面的字符串，就是所要查一个数据            for(m=0;m<m_Txt_Row-mx&&ct<m_Collect_Times;m++)            {                aw2=strc.Find("  ");        // 找到作为间隔的后三个空格所在位置                if(mx==m_Txt_Row-1||m==m_Txt_Row-mx-1)                    a_Random[ct]=atof(strc);                else                    a_Random[ct]=atof(strc.Left(aw2)); // 保存数据到数组                aw1=strc.GetLength();                aw2=strc.Find("   ");       // 找到作为间隔的前三个空格所在位置                strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing); // 取这三个空格右边的所有字符串                ct++;            }        }        else        {            GetRandomArrayFromALine(strc,a_Random,m_Collect_Times,m_Txt_Row,m_Txt_Spacing,ct);             ct+=m_Txt_Row;        }    }    file1.Close();}
// 从一行中取出数字void CRandomArrayFromTxt::GetRandomArrayFromALine(CString strc,double *a_Random,int m_Collect_Times,                                                  int m_Txt_Row,int m_Txt_Spacing,int ct){    int aw1,aw2;    aw1=strc.GetLength();    aw2=strc.Find("   ");    strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing);             // 取这三个空格右边的所有字符串    for(int m=0;m<m_Txt_Row&&ct<m_Collect_Times;m++)    {        aw2=strc.Find("   ");        if(m==m_Txt_Row-1)            a_Random[ct]=atof(strc);        else            a_Random[ct]=atof(strc.Left(aw2));          // 保存数据到数组        aw1=strc.GetLength();        aw2=strc.Find("   ");                           // 找到作为间隔的前三个空格所在位置        strc=strc.Right(aw1-aw2-m_Txt_Spacing);         // 取这三个空格右边的所有字符串        ct++;    }}本工程在VC++5.0、WindowsXP环境中调试通过。
本方法所产生的随机数组实质上是数池中相连的一组数，对于某一数组长度只能产生m_Txt_Line×m_Txt_Row个不同的随机数组。因此越大的数池显然效果越好。此外，我们可以采用另外一种更好的办法捞取随机数组。即首先用时间作为种子产生随机数，从数池中捞取相应序号的数值，然后又用该数值作为种子生成随机数，再从数池中捞取相应序号的数值。如此循环下去，直至取够需要的随机数组。该方法的程序也很容易写出，各位可以一试。
通信地址：（400044）重庆大学光电工程学院311实验室袁刚
电子邮件：[email protected]

我记得罗聪网站上有一个asm写的随机数产生程序，看看有帮助。

调试易

关于随机数产生的问题

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