C语言中的随机数
作者：王璐
随机数，顾名思义就是随机产生的、无规则的数。在编程中，有时我们不想手动从键盘输入数据，而想让电脑自动产生一些数据供我们使用（例如生成100个两位数），就要用到随机数。
随机数的生成方法很简单，在C语言中，我们通过调用随机函数rand()来产生随机数。rand函数是C语言的标准库函数，和我们常用的输入输出函数（scanf和printf）一样可以在程序中直接调用。
rand函数的用法如下：
首先在程序开头预处理命令部分加上#include<stdlib.h>，其中<stdlib.h>是C中的标准库头文件，我们在用rand函数时需要用到这个头文件 [注1]。它的作用是为了对rand()函数进行引用性声明，以便在下面的程序中使用它。这和我们在用到scanf和printf函数时需要在程序开头写上#include<stdio.h>（标准输入/输出头文件）是一样的。
随机函数rand使用的格式为：
A=rand()%x+y;
这条语句的意思是，自动产生一个以y为下限，以x+y为上限的随机数，并把值赋给A。即A为y到x+y之间的随机数。
例如，有语句：
int a;
a=rand()%89+10;
执行该语句后，a即可得到一个10～100之间的整数赋值。
注意区别于：
a=rand()%100;
执行这条语句，a可能取值的上限同样为100，但下限为0，a可以取到10以下的数。相当于：a=rand()%100+0;
下面我们来看一个完整的例子：
[eg.1]输入10个两位数，并把他们的和打印出来。
1.从键盘输入数据：
#include<stdio.h>
void main()
{
int a[10],sum=0;
int i;
printf("请输入10个2位数：\printf函数原型在什么头文件里n");
for(i=0;i<10;i++)
{
scanf("%d",&a[i]);
sum=sum+a[i];
}
printf("\n");
printf("这10个数的和是：%d \n",sum);
}
运行结果：
请输入10个两位数： 14 32 47 61 20 17 55 76 29 10 这10个数的和是：361 |
2.使用随机数：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void main()
{
int a[10],sum=0;
int i;
printf("系统自动生成随机数：\n");
for(i=0;i<10;i++)
{
a[i]=rand()%89+10; /* a从10-99之间取值，即a是两位数 */
printf("%d ",a[i]);
sum=sum+a[i];
}
printf("\n");
printf("这10个两位数的和是：%d \n",sum);
}
运行结果：
系统自动生成随机数： 51 54 25 77 44 70 96 87 94 88 这10个两位数的和是：686 |
经运行比较后可以感觉到，使用随机数可以简化程序运行，方便人的工作。
要是你够细心，再次运行上面这个程序，观察结果，你会发现两次系统产生的随机数的值是
完全相同的。这里你一定会问，这些数字不是随机产生的吗？两次的结果怎么会一样？
实际上，rand函数产生的是伪随机数。当你调用它，它产生的数看上去是随机的，但每次执行这个程序时，这些数的顺序都会重复。这是因为rand()会用系统指定的某个数做为一个种子，而且这个数是每次开机时就指定好的，如果不通过其他方法为rand()重新指定种子，则在下次开机前该种子数都不会变。所以每次出现的随机数是一样的。这种重复性是函数rand的一个重要特点。
如果你希望在程序完成后，每次运行时产生一组不同的随机数，那么就要用到另一个标准库函数：srand函数。这个函数就可以为rand函数指定任意的种子。在生成随机数的过程中需要我们把rand和srand两个函数结合使用，这个过程称为随机化。
使用srand函数，需要由我们给系统提供这个种子，这个种子通常是unsigned（无符号）型。
srand函数使用的格式是：
unsigned seed; /* 定义种子为无符号型变量 */
srand(seed); /* 在下边结合使用rand函数，最终生成一组随机数 */
同样，使用这个函数时需要在程序开头写上#include<stdlib.h>。
[eg.2]使用srand函数对例1进行改进：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void main()
{
int a[10],sum=0;
int i;
unsigned seed;
printf("please enter seed:\n"); /* 提示输入一个数，作为种子 */
scanf("%u",&seed); /* 注意这里%u用来表示无符号数 */
srand(seed); /* 设置随机数生成器的种子 */
printf("系统自动生成随机数：\n");
for(i=0;i<10;i++)
{
a[i]=rand()%89+10;
printf("%d ",a[i]);
sum=sum+a[i];
}
printf("\n");
printf("这10个两位数的和是：%d \n",sum);
}
让我们将这个程序运行几次，并观察其结果。已经可以获得每次不一样的随机数了。
运行结果：
Please enter seed: 156 系统自动生成随机数： 24 51 84 35 24 94 83 22 15 79 这10个两位数的和是：511 |
再次运行：
Please enter seed: 99 系统自动生成随机数： 15 16 37 54 49 39 58 11 32 39 这10个两位数的和是：350 |
但须注意的是，当输入的种子的值确定时，获得的随机数也会相同。
如：再次输入156作为种子，结果如下：
Please enter seed: 156 系统自动生成随机数： 24 51 84 35 24 94 83 22 15 79 这10个两位数的和是：511 |
如果想让系统自动生成种子，而无需手动输入，可以在例2中程序开头加上：#include<time.h>，并把红部分的语句改为：
srand((unsigned)time(NULL));
其中time()为时间函数，包含在<time.h>头文件中 [注2]，NULL是参数。这条语句能够在很短的时间内返回计算机的当前时间，并将这个值转换为无符号整数，作为种子。相当于用time(NULL)生成的值替换了例2中的seed.
写出完整的程序后，运行，就能够自动生成不重复的随机数了，并且省去了enter seed的过程。
下面的图可以直观表示srand与rand的关系：
[练习题]1.掷骰子游戏：
每个骰子有6个面，分别为1-6点，每掷一次只有一个点数朝上。使用随机数模拟掷6000次骰子的过程，统计掷出每一面的次数。
2.运气游戏：
游戏的规则是：每个玩家每次一起掷两个骰子，计算面朝上的两个点数之和。如果第一次掷的结果是7或11，那么玩家就获胜。如果第一次掷到2，3或12，玩家就输了，即庄家获胜。如果第一次掷的结果是其他数（4，5，6，8，9，10）那么玩家需要再次掷骰子，直到掷出的点数与这个结果相同，玩家获胜。但是如果再次掷骰子的过程中掷到了7点，玩家输，庄家获胜。
编程序模拟游戏中玩家掷骰子的过程，要求包含各种不同的投掷情况，并判断玩家获胜/失败。
程序结果举例：
玩家投掷点数:5+6=11 玩家获胜！ |
玩家投掷点数:4+1=5 点数为5，继续投掷！ 玩家投掷点数：3+4=7 玩家失败！ |
玩家投掷点数：4+1=5 点数为5，继续投掷！ 玩家投掷点数：6+2=8 点数为8，继续投掷！ 玩家投掷点数：3+2=5 得到相同点数，玩家获胜！ |
习题1为基础题，习题2为提高题，请根据自身情况选择解答。需要习题参考答案请回复。
关于随机数就说这么多，欢迎大家讨论交流。
附：
[注]1.<stdlib.h>,标准库头文件，包含数字转换到文本以及文本转换到数字的函数原型，还有内存分配、随机数字以及其它实用函数的函数原型。
2.<time.h>,标准库头文件，包含时间和日期操作的函数原型和类型。
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