如何在 C 中使用 rand() 生成 0001 - 2000 范围内的唯一数字

Question

我正在尝试生成包含以下两项的数据集：(i) 包含随机生成的值 (0001 到 2000) 的学生 ID，以及 (ii) 与学生 ID 相对应的年龄 (18 到 30)。这些随机值保存在它们各自的 array[1000] 中，您可以在 Code

中看到

我遇到了 rand() 的问题，我已指定我想为学生 ID 生成从 1 到 2000 的随机数，但我遇到了我认为是整数溢出的问题。我认为问题可能来自以下之一：

• 我的函数是 int 类型的，我可能需要尝试其他类型？
• 我实现 rand() % 声明的方式有问题
• 其他一些我不知道的问题

您可以在 Output

中看到我遇到的问题

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int createDataSet(void)
{
    srand(time(NULL));             // generates the random numbers

    int i = 0, x, p, count;

    char arrayId[1000];      // array that holds the ID's of 1000 students
    char arrayAges[1000];        // array that holds the ages of 1000 students

    for (count = 0; count < 1000; count++) // Init the "age" and "id" arrays
    {
        arrayId[count] = rand() % 2000 + 1;              // ID range 0001 - 2000
        arrayAges[count] = rand() % (30 + 1 - 18) + 18;   // Age range 18 - 30
    }

    while(i<1000){
        int r=rand() % (2000 + 1 - 0001) + 0001;

        for (x = 0; x < i; x++)
        {
            if(arrayId[x]==r){
                break;
            }
        }
        if(x==i){
            arrayId[i++]=r;
        }
    }

    for (p = 0; p < 1000; p++)
    {
        printf("ID Number: %d       Age: %d\n", arrayId[p], arrayAges[p]);
    }
    return 0;
}

输出：

ID Number: 115       Age: 28
ID Number: 104       Age: 21
ID Number: -113       Age: 25
ID Number: -3       Age: 18
ID Number: -41       Age: 20
ID Number: -94       Age: 28
ID Number: -4       Age: 19
ID Number: 4       Age: 28
ID Number: -112       Age: 23
ID Number: 33       Age: 20
ID Number: -119       Age: 30
ID Number: 12       Age: 23
ID Number: -96       Age: 27
ID Number: -88       Age: 30
ID Number: -105       Age: 20

我的目标是尝试获取数组中的值，如 ID 号所示：显示 1 到 2000 之间的随机值并且是无符号类型。任何帮助表示赞赏。感谢您的宝贵时间！

Answer 1

虽然对于尝试将 char 范围之外的整数值分配给 char 变量的初始问题，您已经有了一个很好的答案，但仍有大量小问题尚未解决。

首先，不要在代码中使用幻数。如果您需要常量，可以使用#define 或使用全局enum 来定义它们，例如

/* if you need a constants, define them */
enum { MINA = 18, MAXA = 30, MAXS = 1000, MAXID = 2000 };

（其中MINA 是MINIMUMAGE 的缩写，MAXS 是MAXIMUMSTUDENTS 的缩写等）

这样，如果您需要更改范围或限制，您可以在代码顶部有一个简单的位置来进行更改，而不必挑选所有循环限制和变量声明。

接下来，createDataset 中的 return 0; 毫无意义。如果你没有要返回的值，并且你没有在函数中做任何需要返回来衡量成功/失败的事情，那么将你的函数声明为void。同样，该函数可能会生成一个数据集并将值打印到stdout，但如果您的代码的其余部分需要该数据集，则无法使用它。为什么？您的所有数组 char arrayId[].. 都声明为函数的本地，并且当函数返回时，它们存储的内存将被销毁（释放以供重用）。您可能需要重构代码以在 main() 中声明数组并将数组以及元素数量传递给您的函数以进行初始化。

您可以在函数中使用此临时存储来防止重复 ID。您可以简单地声明一个长度为MAXID 的字符数组（例如char filled[MAXID] = "";），初始化为全零，并在生成每个相应的ID 时，将该索引处的值设置为1（或某个非零值）。这使得重复检查成为if (filled[r]) { /* regenerate ID */ }的简单测试

当您考虑重构代码时，您希望将每个函数的功能分成逻辑单元。您的组合生成 ID/年龄和输出可能适合您的直接需求，但请考虑将生成函数和输出分离为单独的函数。

虽然不是错误，但 C 的标准编码风格避免使用 camelCase 或 MixedCase 变量名，以支持所有小写，同时保留大写 用于宏和常量的名称。这是一个风格问题——所以这完全取决于你，但不遵循它可能会在某些圈子中导致错误的第一印象。

将这些部分放在一起，您可以将当前函数重构为单独的生成和打印函数，如下所示：

void createdataset (unsigned short *ids, char *ages, int count)
{
    char filled[MAXID] = {0};           /* array preventing duplicates */

    for (count = 0; count < MAXS; count++)  /* for each student */
    {
        /* generate an ID */
        unsigned short r = (unsigned short)(rand() % MAXID + 1);
        while (filled[r])   /* while a duplicate, regenerate */
            r = (unsigned short)(rand() % MAXID + 1);
        filled[r] = 1;      /* set filled[index] to 1 */
        ids[count] = r;     /* assign ID to student */
        ages[count] = (char)(rand() % (MAXA - MINA + 1) + MINA);
    }
}

void prndataset (unsigned short *ids, char *ages, int count)
{
    int i = 0;

    for (i = 0; i < count; i++)
        printf ("ID Number: %4hu       Age: %2hhd\n", ids[i], ages[i]);
}

注意： srand 只能在您的代码中调用一次。因此，如果您可能生成多个数据集，则应将其放在 main() 中以确保仅调用一次。

当您开发的代码必须满足特殊标准时，例如 ID 介于 1-2000 和年龄介于 18-30 之间时，请考虑编写一个简单的验证检查，以验证您的所有值都在范围内。例如，您可以在此处执行以下操作：

int validateset (unsigned short *ids, char *ages, int count)
{
    int i = 0, err = 0;

    for (i = 0; i < count; i++) {
        if (ids[i] < 1 || ids[i] > MAXID) {
            fprintf (stderr, "error: arrayid[%d] : %hu out of range.\n", 
                    i, ids[i]);
            err = 1;
        }
        if (ages[i] < MINA || ages[i] > MAXA) {
            fprintf (stderr, "error: arrayages[%d] : %hhd out of range.\n", 
                    i, ages[i]);
            err = 1;
        }
    }

    return err;
}

（成功时将返回0，如果在输出任何违规值后有任何值超出范围，则返回1）

此外，当您打印值时，请确保您的格式说明符与您输出的值的类型相匹配。虽然提升规则将使用%d 或%u 格式说明符处理将较小的值（例如short）转换为int，但如果您的编译器支持h 修饰符，则应使用它们来指定正确的输出大小（例如，打印unsigned short，使用%hu 或打印unsigned char，使用%hhu）。

将所有部分放在一个简短的示例中，您可以重构代码并添加类似于以下内容的验证检查：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

/* if you need a constants, define them */
enum { MINA = 18, MAXA = 30, MAXS = 1000, MAXID = 2000 };

void createdataset (unsigned short *ids, char *ages, int count)
{
    char filled[MAXID] = {0};           /* array preventing duplicates */

    for (count = 0; count < MAXS; count++)  /* for each student */
    {
        /* generate an ID */
        unsigned short r = (unsigned short)(rand() % MAXID + 1);
        while (filled[r])   /* while a duplicate, regenerate */
            r = (unsigned short)(rand() % MAXID + 1);
        filled[r] = 1;      /* set filled[index] to 1 */
        ids[count] = r;     /* assign ID to student */
        ages[count] = (char)(rand() % (MAXA - MINA + 1) + MINA);
    }
}

void prndataset (unsigned short *ids, char *ages, int count)
{
    int i = 0;

    for (i = 0; i < count; i++)
        printf ("ID Number: %4hu       Age: %2hhd\n", ids[i], ages[i]);
}

int validateset (unsigned short *ids, char *ages, int count)
{
    int i = 0, err = 0;

    for (i = 0; i < count; i++) {
        if (ids[i] < 1 || ids[i] > MAXID) {
            fprintf (stderr, "error: arrayid[%d] : %hu out of range.\n", 
                    i, ids[i]);
            err = 1;
        }
        if (ages[i] < MINA || ages[i] > MAXA) {
            fprintf (stderr, "error: arrayages[%d] : %hhd out of range.\n", 
                    i, ages[i]);
            err = 1;
        }
    }

    return err;
}

int main (void) {

    unsigned short arrayid[MAXS] = {0}; /* size your type to your needed */
    char arrayages[MAXS] = {0};         /* range and enforce the range */

    srand(time(NULL));                  /* initialize random number seed */

    createdataset (arrayid, arrayages, MAXS);   /* initialize dataset */
    if (validateset (arrayid, arrayages, MAXS)) /* validate dataset */
        exit (EXIT_FAILURE);
    prndataset (arrayid, arrayages, MAXS);      /* output dataset */

    return 0;
}

（通过添加验证检查，您可以确信如果您的代码运行时没有显示错误，则数据集已正确生成）

使用/输出示例

$ ./bin/createdataset > dat/dataset1.txt

$ head -n 10 dat/dataset1.txt; echo "..."; tail -n 10 dat/dataset1.txt
ID Number: 1049       Age: 29
ID Number:  743       Age: 21
ID Number:  915       Age: 22
ID Number: 1539       Age: 19
ID Number:  793       Age: 18
ID Number: 1166       Age: 21
ID Number:  372       Age: 28
ID Number: 1763       Age: 19
ID Number:  782       Age: 20
ID Number: 1490       Age: 30
...
ID Number:  186       Age: 30
ID Number: 1389       Age: 23
ID Number: 1630       Age: 22
ID Number:  432       Age: 27
ID Number:  240       Age: 24
ID Number:  152       Age: 25
ID Number: 1598       Age: 22
ID Number: 1408       Age: 24
ID Number:  834       Age: 24
ID Number: 1699       Age: 25

虽然您的主要问题是在char 问题中存储int，但还有许多其他更微妙的问题需要考虑。如果您有任何其他问题，请查看并告诉我。

Answer 2

将arrayId 声明为无符号短数组，因为unsigned char arrayId[index] 不会在每个arrayId[index] 中发挥最大作用，您只能存储255，但您希望最多存储2000。

unsigned short arrayId[1000]; /* try to store negative number, cyclic flow will happen  */

unsigned char arrayAges[1000];

Answer 3

使用此代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    srand(time(NULL));             

    int i = 0, x, p, count;

    unsigned arrayId[1000];   //You Can USE :unsigned int or unsigned short 
    char arrayAges[1000];     

    for (count = 0; count < 1000; count++) 
    {
        arrayId[count] = rand() % 2000 + 1;             
        arrayAges[count] = rand() % (30 + 1 - 18) + 18;  

}

    for (p = 0; p < 1000; p++)
    {
        printf("%d.ID Number: %ld       Age: %d\n",p+1, arrayId[p], arrayAges[p]);
    }
    return 0;
}

输出：

1.ID Number: 1467       Age: 27
2.ID Number: 1316       Age: 21
3.ID Number: 1213       Age: 19
4.ID Number: 171       Age: 29
5.ID Number: 661       Age: 21
6.ID Number: 297       Age: 27
7.ID Number: 853       Age: 23
8.ID Number: 67       Age: 29
9.ID Number: 500       Age: 20
10.ID Number: 274       Age: 24
11.ID Number: 821       Age: 25
12.ID Number: 355       Age: 19
13.ID Number: 1797       Age: 23
14.ID Number: 1036       Age: 30
15.ID Number: 1637       Age: 18
16.ID Number: 385       Age: 22
17.ID Number: 1574       Age: 24
18.ID Number: 1305       Age: 20
19.ID Number: 1658       Age: 24
20.ID Number: 794       Age: 29
21.ID Number: 1758       Age: 24
22.ID Number: 1239       Age: 27
23.ID Number: 989       Age: 30
24.ID Number: 1449       Age: 22
25.ID Number: 1390       Age: 26
26.ID Number: 1731       Age: 25
27.ID Number: 1465       Age: 26
28.ID Number: 792       Age: 20
29.ID Number: 1974       Age: 24
30.ID Number: 1674       Age: 23
31.ID Number: 533       Age: 19
32.ID Number: 1078       Age: 28
33.ID Number: 571       Age: 25
34.ID Number: 48       Age: 20
35.ID Number: 115       Age: 19
36.ID Number: 345       Age: 24
.
.
.

979.ID Number: 35       Age: 30
980.ID Number: 965       Age: 29
981.ID Number: 457       Age: 26
982.ID Number: 615       Age: 24
983.ID Number: 667       Age: 26
984.ID Number: 1381       Age: 19
985.ID Number: 1032       Age: 20
986.ID Number: 534       Age: 26
987.ID Number: 1372       Age: 27
988.ID Number: 1299       Age: 24
989.ID Number: 1463       Age: 24
990.ID Number: 880       Age: 18
991.ID Number: 1928       Age: 28
992.ID Number: 867       Age: 23
993.ID Number: 1580       Age: 29
994.ID Number: 917       Age: 18
995.ID Number: 237       Age: 28
996.ID Number: 384       Age: 19
997.ID Number: 356       Age: 20
998.ID Number: 327       Age: 27
999.ID Number: 1768       Age: 18
1000.ID Number: 148       Age: 27

Process returned 0 (0x0)   execution time : 1.832 s
Press any key to continue.

它也会帮助你

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    srand(time(NULL));             // generates the random numbers

    int i = 0, x, p, count;

     int arrayId[1000];      // array that holds the ID's of 1000 students
    char arrayAges[1000];        // array that holds the ages of 1000 students

    for (count = 0; count < 1000; count++) // Init the "age" and "id" arrays
    {
        //arrayId[count] = rand() % 2000 + 1;              // ID range 0001 - 2000
        arrayId[count] =rand() % (2000 + 1 - 1) + 1;
        arrayAges[count] = rand() % (30 + 1 - 18) + 18;   // Age range 18 - 30
    }

    while(i<1000){
        int r=rand() % (2000 + 1 - 0001) + 0001;

        for (x = 0; x < i; x++)
        {
            if(arrayId[x]==r){
                break;
            }
        }
        if(x==i){
            arrayId[i++]=r;
        }
    }

    for (p = 0; p < 1000; p++)
    {
        printf("%d.ID Number: %ld       Age: %d\n",p+1, arrayId[p], arrayAges[p]);
    }
    return 0;
}