stdlib 的 rand() 是否总是给出相同的序列？答案

【问题标题】：Does stdlib's rand() always give the same sequence?stdlib 的 rand() 是否总是给出相同的序列？
【发布时间】：2011-03-31 01:11:55
【问题描述】：

我非常喜欢能够重复生成同一组伪随机数据，尤其是在调整实验代码时。通过观察我会说rand() 似乎每次都给出相同的数字序列*。

是否保证在同一台机器上/不同机器/不同架构上重复执行？

*显然是同一个种子。

【问题讨论】：

标签： c random std

【解决方案1】：

是的，给定相同的程序环境。来自 C 标准 §7.20.2.2/2，

srand 函数将参数用作新伪随机数序列的种子，这些伪随机数序列将在后续调用rand 时返回。 如果 srand 被调用时使用相同的种子值，则伪随机数序列应重复。 如果在调用 srand 之前调用 rand，则相同序列应在第一次调用 srand 时生成，种子值为 1。

当然，这假设它使用相同的实现细节（即相同的机器，相同的库在相同的执行周期）。 C 标准不强制规定标准的随机数生成算法，因此，如果您使用不同的 C 标准库运行程序，可能会得到不同的随机数序列。

如果您需要具有给定种子的可移植且有保证的随机数序列，请参阅问题Consistent pseudo-random numbers across platforms。

【讨论】：

好的。我同意对于特定的运行时库，序列是相同的。因此，一旦构建了应用程序（针对特定的运行时版本），它将始终生成相同的序列。但这是否会影响运行时的不同版本（即跨操作系统/架构/运行时版本）等。如果这样做意味着标准定义了 rand() 算法的精确实现（否则两个独立的操作系统将如何确保他们符合）。
它不会扩展到不同版本的运行时 - 如果您动态链接到 rand() 的实现，它可能会在不重建任何东西的情况下采取不同的行动。
@Martin：但这会影响到不同版本的运行时——不。实际上，更新是否会改变行为取决于运行时。
感谢您的回答！调整阶段只发生在一台机器上（为了完整性，我添加了扩展问题）。
标准中的语言只保证每次调用 srand() 时都将获得相同的序列在一次程序执行期间（“如果 srand 被调用...” 意味着它发生在同一个程序中）。实现在程序启动时选择“主种子”是符合要求的，这会在每次程序运行时扰乱不同的算法。

【解决方案2】：

保证为传递给srand() 的相同种子提供相同的序列 - 但仅在程序的单次执行期间。一般来说，如果一个实现可以选择行为，则没有具体要求该选择在后续执行中保持不变。

在每次程序启动时选择一个“主种子”，并使用它以每次程序启动时不同的方式扰乱伪随机数生成器，这将是符合要求的。

如果您希望获得更多确定性，您应该在程序中实现带有特定参数的 PRNG。

【讨论】：

【解决方案3】：

没有。

C 标准说：

如果 srand 则以相同的方式调用种子值，序列伪随机数应为重复。

但它没有说明伪随机数序列实际上是什么 - 所以它在不同的实现中有所不同。

唯一的保证是rand() 将为给定的种子提供相同的数字序列对于给定的实现。无法保证在不同机器或不同架构之间的顺序是相同的 - 而且几乎可以肯定不会。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果您需要使用完全相同的一组伪随机数进行实验，您可以使用srand 生成一长串随机数并将它们写入文件/数据库。然后，编写一个可移植的“随机数生成器”函数，从该文件中按顺序返回值。这样，无论平台、srand 实现或种子值如何，您都可以放心使用相同的输入数据。

【讨论】：

好主意。如果我有这样做的要求，我肯定会采取这种方法。我的问题更多是出于好奇而不是对已知序列的需要。
或者你可以自己写一个随机函数？

【解决方案5】：

当切换到不同的机器/运行时/无论你可能不走运。 drand48 系列函数还有另一种可能的选择。这些被标准化以在所有机器上使用相同的算法。

【讨论】：

【解决方案6】：

如果您在 UNIX/Linux 环境中，您可以在手册页中看到 drand48() 和 srand48() 如果不是，您可以看到 @987654321 @ 代表 C 语言。原型可以在 /usr/include/stdlib.h 中找到。第一个使用模拟中经常使用的线性同余方法。

如果您为 srand48() 提供相同的种子，即 srand48(2)，然后将 dran48() 放入 for 循环中，那么每次的序列都是相同的。即

include stdio.h
include stdlib.h
double drand48();
int main(void){
    int i;
    double rn;
    srand48(2);
    for(i=0; i<10; i++){
        randNum = drand48();
        printf("%.6l\n", randNum);
        return 0;
}

【讨论】：