C++ rand() 总是给出相同的两个值......然后完美地工作

Question

首先，我知道播种时间种子的基本原理，我的程序的输出是部分随机的。但这让我很困惑。

在程序的后续执行中，七个随机生成的值可能如下所示：

14 14 47 70 84 2 24

14 28 42 52 31 10 12

63 25 4 50 20 27 56

63 19 55 44 65 60 52

14 16 17 40 54 77 4

63 6 79 36 51 85 39

其余的值看起来是随机的，但第一个值始终是 14 或 63。为什么会发生这种情况，我怎样才能让它完全随机？

该代码应该绘制一个随机的 Scrabble 字母而无需替换，并添加了一个 cout 语句用于调试目的。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    string bag = "AAAAAAAAABBCCDDDDEEEEEEEEEEEEFFGGGHHIIIIIIIIIJKLLLLMMNNNNNNOOOOOOOOPPQRRRRRRSSSSTTTTTTUUUUVVWWXYYZ";

    srand(time(0));
    for (int a = 0; a < 7; a++)
    {
        int i = rand()%bag.size();
        cout << i << ' ';
        bag.erase(i,1);
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

• 在 MacOS Catalina 10.15 终端中编译
• 配置为：--prefix=/Library/Developer/CommandLineTools/usr --with-gxx-include-dir=/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/usr/include/c++/4.2.1
• Apple clang 版本 11.0.0 (clang-1100.0.33.17)
• 目标：x86_64-apple-darwin19.6.0
• 线程模型：posix

Answer 1

rand() 或 std::rand() 永远不会生成 true 随机数。它生成伪随机数。这是因为计算机本身无法生成真正的随机数，它需要帮助。假设您在上一次按键后恰好 2.054 秒按下了一个键。这确实是一个随机数。计算机使用这些数据来生成真正的随机数。 rand() 或std::rand() 生成一个伪随机数，因此需要播种（使用srand() 或std::srand()）。如果您用来播种的数字不是随机的，那么输出也不会是随机的。此外，您正在使用time()（或std::time()），它返回一个int，其中包含自纪元以来经过的秒数。因此，如果您以太快的速度多次执行该程序，那么种子和输出将是相同的。您的标准库似乎也是一个糟糕的rand() 或std::rand() 函数。

示例：

程序的输出（从您的代码编译）快速执行 10 次（环境：Ubuntu，bash）：

$ for i in {0..9} ; do ./a.out ; done
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42 
50 11 3 60 36 17 42

怎么办？

我可以建议您使用另一个时间函数来播种，它以毫秒（甚至纳秒）为单位输出时间，或者使用您自己的随机数生成器。请参阅this article 了解伪随机数生成器的工作原理。这也将帮助您构建自己的标准库，因为您的标准库似乎提供了错误的 rand() 或 std::rand() 函数。