创建一个小于最大给定值的随机数

Question

我想做的是创建一个函数，该函数接受一个参数，该参数是随机生成应该创建的数字的限制。我经历过一些生成器只是一遍又一遍地重复生成的数字。

如何制作一个不连续返回相同数字的生成器。有人可以帮助我实现我的目标吗？

int randomGen(int max)
{
  int n;      
  return n;
}

Answer 1

从rand 获得均匀分布的结果的最简单方法是这样的：

int limited_rand(int limit)
{
  int r, d = RAND_MAX / limit;
  limit *= d;
  do { r = rand(); } while (r >= limit);
  return r / d;
}

结果将在0 到limit-1 的范围内，只要值0 到RAND_MAX 与原始rand 函数的概率相等，每个结果的发生概率都相等。

我使用的其他方法，例如模算术或不带循环的除法会引入偏差。通过浮点中间体的方法不能避免这个问题。从rand 获得好的随机浮点数至少同样困难。如果你想要随机浮点数，使用我的整数函数（或它的改进）是一个很好的起点。

编辑：这里解释一下我所说的偏见。假设 RAND_MAX 是 7，limit 是 5。假设（如果这是一个好的 rand 函数）输出 0、1、2、...、7 的可能性相同。取rand()%5 会将 0、1、2、3 和 4 映射到它们自己，但将 5、6 和 7 映射到 0、1 和 2。这意味着值 0、1 和 2 的可能性是其两倍弹出值 3 和 4。如果您尝试重新缩放和划分，则会发生类似的现象，例如使用 rand()*(double)limit/(RAND_MAX+1) 这里，0 和 1 映射到 0，2 和 3 映射到 1，4 映射到 2、5 和6 映射到 3，7 映射到 4。

RAND_MAX 的大小在一定程度上减轻了这些影响，但如果 limit 很大，它们可能会再次出现。顺便说一句，正如其他人所说，对于线性同余 PRNG（rand 的典型实现），低位往往表现得非常糟糕，所以当limit 是 2 的幂时使用模运算可以避免偏差问题我描述了（因为在这种情况下，limit 通常会平分 RAND_MAX+1），但你会遇到一个不同的问题。

Answer 2

这个怎么样：

 int randomGen(int limit)
 {
    return rand() % limit;

 }
   /* ... */
 int main()
 {
    srand(time(NULL));
    printf("%d", randomGen(2041));

    return 0;
  }

Answer 3

任何伪随机生成器都会在一段时间内一遍又一遍地重复这些值。 C只有rand()，如果你使用它，你应该用srand()明确地初始化随机种子。但可能你的平台比这更好。

在 POSIX 系统上，您应该在 man drand48 页面下找到一整套函数。他们有一个明确的时期和质量。您可能会在那里找到您需要的东西。

Answer 4

在不明确了解您平台的随机生成器的情况下，请勿执行rand() % max。简单随机数生成器的低位字节通常根本不是随机的。

改为使用（返回包含 min 和 max non-inclusive 之间的数字）：

int randomIntegerInRange(int min, int max)
{
    double tmp = (double)rand() / (RAND_MAX - 1.);
    return min + (int)floor(tmp * (max - min));
}

更新：上面的解决方案是有偏差的（参见 cmets 的解释），并且可能不会产生统一的结果。我不删除它，因为它是不该做的事的一个非自然示例。请使用本主题其他地方推荐的拒绝方法。