为什么每次运行代码时第一个随机值都会增加？

Question

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

int main(int argc, char *argv[]) {

    srand((unsigned)time(NULL));
    printf("%d\n", rand()%100+1);
    printf("%d", rand()%100+1);

    return 0;
}

我已经运行了很多次，每次第一个值都稳定增加，比如2 5 9 17 24 30 ..... 91 97 3 7 12（但值总是不同）。奇怪的是，第二个值执行正常，可能是什么原因？

我正在使用 Dev-C++ 和 TDM-GCC 4.9.2

Answer 1

您说的非常对，我也不知道发生这种情况的确切或正确原因。

但我用以下代码解决了这个问题：

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    srand(time(NULL));

    for (;;) // running infinitely here until program's interrupted
    {
        printf("%d\n", rand() % 100 + 1);
        printf("%d", rand() % 100 + 1);
        printf("\n---\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

如果您将srand(time(NULL)) 放在无限循环之外，并将其他所有内容放在其中，它就会正常工作。在此之后，您将在每次迭代中随机更改这两个值，而不仅仅是增加（第一个值）。

Answer 2

您的根本原因可能是 C 的旧随机数生成器并不是那么好。在我看来，它的主要用例是质量不重要，或者您需要能够重复“随机数”系列以确保测试结果等可以随着时间的推移进行很好的比较。这些“伪随机数生成器”一直是需要良好随机数的项目的痛处。

如果您需要真正的好东西，您可以使用以下方法获取随机数：

1. 在最流行的操作系统上发现了基于熵的功能，例如类 unix 系统上的 /dev/urandom 系列随机设备。 Microsoft Windows 也有一些东西，但我忘记了。
2. Internet 随机数服务，如 random.org（显然不适用于大容量号码）。他们有 API，因此程序可以自动化体验，这将是有教育意义的，但一定要遵循指南。
3. 如果您真的想要质量或数量，硬件随机数生成器（搜索：usb 随机数）。

从历史上看，仅使用 rand() 值的低位往往会放大缺陷，这可能有助于获得您所看到的。我已经发布了第二个答案，该答案涉及改进 rand() 性能的具体细节。

Answer 3

试运行

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

int main(int argc, char *argv[]) {
    unsigned i;
    for (i=0; i<100; ++i) {
        srand(i);
        printf("%d\n", rand()%100);
    }

    return 0;
}

如果你得到一个纯粹的递增列表，那是因为你的随机性在第一次运行时返回种子。

要修复它，请在 srand 之后调用 rand() 并忽略其值。它似乎会以某种方式改善随机性。

Answer 4

除了我在关于更广泛的随机数问题的第一个答案中提到的大多数 rand() 实现的缺陷性质之外，您的 %100 中还有一个微妙的问题。由于 RAND_MAX 通常是 2 的幂，例如 32767，因此仅使用最后两位数字会稍微偏爱较低的值，因为可能会丢失 68-99 一些调用。要获得统一的 00-99 分布，您需要转到 32799，这不会发生。

一个更好的解决方案是做一些事情来获得一个从 0.0 到 0.999999 的随机值......以一种使用所有位的方式然后扩展：

 //未测试代码警告：
双 rand01 = (double)(rand()%RAND_MAX) / (double)RAND_MAX; // 取零直到但不包括一
printf("%d\n", 1 + int(100.0 * rand01));

这会使用返回的随机数中的所有可用位。

软件生成随机数一直是计算机的痛点。