rand() 没有给我一个随机数（即使使用 srand()）

Question

好吧，我开始失去理智了。我想做的只是随机一个 0 到 410 之间的数字，根据this 页面，我的代码应该这样做。而且由于我想要一个随机数而不是伪随机数，所以我也在使用 srand() ，例如this 线程告诉我这样做。但这行不通。我得到的只是一个数字，取决于我上次执行以来的时间。如果我例如尽可能快地再次执行它，该数字通常比最后一个数字高 6 个数字，如果我等待更长的时间，它会更高，等等。当它达到 410 时，它会回到 0 并重新开始。我错过了什么？

编辑：哦，如果我删除 srand(time(NULL)); 行，我每次运行程序时都会得到相同的数字 (41)。这甚至不是伪随机数，这只是一个静态数字。只是从the article I linked to above 复制第一行代码仍然给我41 号。我是《23 号》续集中的明星，还是我错过了什么？

int main(void) {

    srand(time(NULL));
    int number = rand() % 410;

    std::cout << number << std::endl;

    system("pause");

}

Answer 1

这就是使用已弃用的随机数生成所获得的结果。

rand 产生一个固定的数字序列（这本身很好），而且做得非常非常糟糕。

您通过srand 告诉rand 序列从哪里开始。由于您的“起点”（称为 seed btw）取决于自 1.1.1970 0:00:00 UTC 以来的秒数，因此您的输出显然取决于时间。

做你想做的事的正确方法是使用 C++11 <random> 库。在您的具体示例中，这看起来有点像这样：

std::mt19937 rng (std::random_device{}());
std::uniform_int_distribution<> dist (0, 409);

auto random_number = dist(rng);

有关rand 的弊端和<random> 的优点的更多信息，请查看this。

最后要说的是，像我在上面所做的那样播种std::mt19937 并不是很理想，因为MT 的状态空间远大于单次调用std::random_device{}() 得到的32 位空间。这对于玩具程序和您的标准学校作业来说不是问题，但仅供参考：Here 是我对 MT 整个状态空间的播种，以及答案中的一些有用建议。

Answer 2

来自手册：

time() 以自 Epoch 以来的 秒数 形式返回时间， 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)。

这意味着如果您在同一秒内两次启动程序，您将使用相同的值初始化 srand 并获得相同的 PRNG 状态。

如果您通过调用srand 删除初始化，您将始终从rand 获得完全相同的数字序列。

Answer 3

恐怕你不能在那里得到真正的随机数。内置函数旨在提供伪随机数。此外使用 srand 和 rand，因为第一个使用与第二个相同的方法。如果你想制作真正的随机数，你必须找到一个正确的熵源，例如处理大气噪声，就像 www.random.org 的方法一样。

这里的问题在于随机算法使用的种子：如果它是一个机器提供的数字，它不可能是不可预测的。一个正常的解决方案是使用外部硬件。

Answer 4

很遗憾，您无法从没有特定硬件的计算机上获得真正的随机数（这通常太慢而无法实用）。

因此，您需要使用伪生成器制作。但是你需要小心使用它们。

函数rand 旨在返回一个介于 0 和 RAND_MAX 之间的数字，从广义上讲，它满足均匀分布的统计特性。充其量你可以期望抽取数字的平均值为0.5 * RAND_MAX，方差为RAND_MAX * RAND_MAX / 12。

rand 的典型实现是一个线性同余生成器，这基本上意味着返回的数字是前一个数字的函数。这可以产生令人惊讶的好结果，并允许您使用srand 函数种子生成器。

但是 重复使用srand会破坏生成器的统计特性，这就是发生在你身上的事情：你对srand的使用与你的系统时钟时间。您观察到的行为完全符合预期。

您应该做的是只调用一次srand，然后使用rand 绘制一个数字序列。您不能以您设置的方式轻松地做到这一点。但是还有其他选择；你可以切换到一个随机数生成器（比如 mersenne twister），它允许你绘制第（n）项，你可以将 n 的值作为命令行参数传递。

最后，我会避免在绘制数字时使用模数。如果您的模不是 RAND_MAX 的倍数，这将产生统计偏差。

Answer 5

尝试通过 time(0) 更改 time(NULL) 中的 NULL（这将为您提供当前系统时间）。如果不行，你可以尝试通过time(0)*1000将time(0)转换成ms。