如何於C++產生亂數?

 如何於C++產生亂數?

 

以下是一個例子，輸出一個由0-4的亂數。留意，行號2,3,8,9,10及11是需要的。

備註: 如要輸出0-9的話，把行11的rand()%5改成rand()%10便可以。

 

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使用電腦產生亂數其實不是一件容易的事，以下是說明。

 

於C++內，有一個函數(function)可用以輸出亂數，rand()，預設是由0至一個數目，rand()於cstdlib內，因此要使用rand()，必須先要載入cstdlib的標頭檔(加入#include <cstdlib>)。以下的程式便是使用rand()輸岀5個亂數。

重要訊息: 如果同學重新執行以上程式的話，會發覺輸出的5個亂數是完全一樣的，那是因為rand()其實並不能真正產生亂數，這函數其實是根據一個起始值(稱為亂數種子seed)，透過一個算式，計算出所謂「亂數」出來的。由於這個起始值沒有改變，因此每次執行程式時輸出的結果便一樣。

 

解決方法: 使用srand()這函數可讓rand()每次輸出時使用不同的亂數種子(seed)，所以要加入行11。

但要用甚麼數值作為亂數種子，而每次又可以不同的呢? 最常用的是系統時間(因每次肯定不同的)，使用time(NULL)便可以取得系統時間。(但要加#include <ctime>，因為有關時間函數位於ctime的標頭檔內。)

把讀取到的時間數值貯存於seed變數內，作為亂數種子便可以。(留意，由於系統時間的數值很長，因此seed變數要用long int，長整數)

同學再執行以上程式時，便可發覺每次輸出皆不同的了。

 

如何產生指定範圍內的亂數?

由於輸出的亂數是一個長整數，因此要輸出指出範圍的話，使用取餘數(%)運算了便可以。例如以下例子，把長整數除5取餘數的話，便祇有0,1,2,3或4，即是輸出由0-4的數子。

同學可以想想，如想輸出1-5的話，那如何撰寫?

把輸出的亂數值加1便可以啦!

 

同學會否覺得很麻煩? 輸出一個指定範圍的亂數，竟然要撰寫這麼多行程式? 於Scratch內，不是用一個磚塊指令便解決嗎?

其實很明顯，於Scratch內，設計者把這產生指定範圍亂數的功能，寫了一段程式行，然後以自定函數的方式變成以上磚塊指令，方便使用而已。(畢竟設計遊戲時，許多時都需要產生亂數來進行(例如要角色隨機地出現)。

 

於C++內，沒有內置這函數，但同學一樣可以使用自定函數的方式制作出來的。

 

後記:

亂數其實廣泛應用於科學研究及應用中，但使用電腦來產生亂數則不是一件容易的事情，因為電腦祇懂得運算，要進行運算便有指定的算法，相同來源數據下，算法便自然會計算出相同的結果，所以即使是rand()的函數，嚴格來說我們稱它產生的是「偽亂數」，仍是有跡可尋的，但於一般應用上已足夠使用。

 

同學如對亂數有興趣的話，可再參考相關的文章或書籍。