關於C++，Java和Python中的隨機數生成法
首先我們來說說C++中的隨機數生成：
我們知道在C++用函式rand()獲取的是一個0 ~ RAND_MAX之間的一個隨機數。其中RAND_MAX的值為32767。
首先我們來分析兩個程式：
#include <iostream> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <stdio.h> using namespace std; int main() { srand(time(0)); for(int i=0;i<10;i++) { int t = rand(); cout<<t<<endl; } return 0; }
#include <iostream> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <stdio.h> using namespace std; int main() { for(int i=0;i<10;i++) { srand(time(0)); int t = rand(); cout<<t<<endl; } return 0; }
我們分別輸出這兩個程式的結果會發現，第一個程式結果為：
而第二個程式的結果是：
很明顯，我們希望得到第一種結果。那麼把srand(time(0))放到迴圈體內和放到迴圈體外有什麼不同？
現在我來詳細解釋上面的結果。
我們首先要明確，對於函式srand(int num)和函式rand()它們是定義在標頭檔案<stdlib.h>裡的。
而srand(int num)函式的作用是散佈num個隨機數，當用rand()時，獲取的是散佈的這num個數中的任意一個。
rand()函式返回隨機數序列中的下一個數，實際上srand(int num)函式是一個偽隨機數序列，序列中的每一個數是由對
time(0)返回的是一個整數，這個整數的值等於1970年1月1日0時0分0秒至現在的秒數。所以這樣隨著時間的不同，生成的隨機數的個數也不同。
至於第二個程式中所有的數字都相同，那是因為本身迴圈並不多，每個迴圈時間間隔很近，所以實際上time(0)的值都一樣。這樣相當於每次都是取隨機序列中的第一個元素，那當然就一樣了。
上面提到了生成的隨機序列實際上是一個偽隨機序列，其實後面的數是根據前面的數經過複雜的變換得到的。我們可以來看看srand(int num)函式的大體實現原理。
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#define RANDOM_MAX 0x7FFFFFFF
using namespace std;
static long do_rand(unsigned long *value)
{
/*
這個演算法保證所產生的值不會超過(2^31 - 1)
這裡(2^31 - 1)就是 0x7FFFFFFF。而 0x7FFFFFFF
等於127773 * (7^5) + 2836,7^5 = 16807。
整個演算法是通過：t = (7^5 * t) mod (2^31 - 1)
這個公式來計算隨機值，並且把這次得到的值，作為
下次計算的隨機種子值。
*/
long quotient, remainder, t;
quotient = *value / 127773L;
remainder = *value % 127773L;
t = 16807L * remainder - 2836L * quotient;
if (t <= 0)
t += 0x7FFFFFFFL;
return ((*value = t) % ((unsigned long)RANDOM_MAX + 1));
}
static unsigned long next = 1;
int rand(void)
{
return do_rand(&next);
}
void srand(unsigned int seed)
{
next = seed;
}
int main()
{
srand((unsigned)(time(NULL)));
for(int i=0;i<100; i++)
{
if(i % 10 == 0) puts("");
printf("%d\t",rand()%99+1);
}
return 0;
}
經過上面的分析，就很容易獲取一個0 ~ 1之間的一個隨機小數。因為隨機數中RAND_MAX最大，那麼就很容易了：
double get_rand()
{
return (double)rand() / (double)RAND_MAX;
}在很多重要的演算法中，我們沒有用srand(int num)函式而直接用rand()來獲取隨機數，比如Miller素數測試，大數分解等等。這時實際上有一個預設的隨機種子，這個隨機序列是固定的。
那麼，Java中的隨機數又是怎麼樣的呢？
在java語言中生成隨機數的方法有三種：
1.通過System.currentTimeMillis()方法獲取當前時間的毫秒數（long）；
2.通過Math.random()方法獲取一個介於0到1之間的偽隨機數；
3.通過Random類獲取隨機數；
在Random類中，使用了一個48位的種子數，並通過線性同於公式進行隨機數的生成（參考《The Art of Computer Programming， Volume 2》書的3.2.1節。
Random rand = new Random(System.currentTimeMillis());
在Java 中我們可以使用java.util.Random類來產生一個隨機數發生器。它有兩種形式的建構函式，分別是Random()和Random(long seed)。Random()使用當前時間即System.currentTimeMillis()作為發生器的種子，Random(long seed)使用指定的seed作為發生器的種子。
隨機數發生器(Random)物件產生以後，
通過呼叫不同的method：nextInt(),nextLong(),nextFloat(),nextDouble()等獲得不同型別隨機數。
生成隨機數
Random random = new Random();
Random random = new Random(100);//指定種子數100
random呼叫不同的方法，獲得隨機數。
import java.util.Random;
public class Srand {
public static void main(String[] args){
Random random = new Random(100);
System.out.println(random.nextInt());
System.out.println(random.nextFloat());
System.out.println(random.nextBoolean());
}
}注意Java的Math類中也有一個random()方法，即Math.random()返回的是一個範圍為[0.0,1.0)之間的小數。
在Java中，下面的程式碼表示生成10個0到49之間的隨機數。
import java.util.Random;
public class Srand {
public static void main(String[] args){
Random random = new Random();
for(int i=0;i<10;i++){
System.out.println(random.nextInt(50));
}
}
}
在Python中，隨機數的生成需要先匯入random模組。
1.random.random()用於生成一個0到1的隨機符小數: 0 <= n < 1.0
>>> import random
>>> random.random()
0.9658869832707923
>>> 2.random.uniform的函式原型為：random.uniform(a, b)，用於生成一個指定範圍內的隨機符點數，兩個引數一個是上限，一個是下限。如果a > b，則生成的隨機數n: a <= n <= b。如果 a<b， 則 b <= n <= a。
>>> random.uniform(1,10)
8.241539762435707
>>> random.uniform(10,1)
5.2752945576846075
>>> 3.random.randint()的函式原型為：random.randint(a, b)，用於生成一個指定範圍內的整數。其中引數a是下限，引數b是上限，生成的隨機數n: a <= n <= b
>>> random.randint(1,10)
8>>> random.randrange(0,100,2)
20
>>> random.choice('ACdreamers')
'e'6.random.shuffle的函式原型為：random.shuffle(x[, random])，用於將一個列表中的元素打亂。
>>>
p = ['ACdreamers','Hello','World','NiHao']
>>> random.shuffle(p)
>>> print p
['World', 'Hello', 'ACdreamers', 'NiHao']
>>> 7.random.sample的函式原型為：random.sample(sequence, k)，從指定序列中隨機獲取指定長度的片斷。sample函式不會修改原有序列。 如果k大於sequence元素個數的話會報錯。
>>> random.sample('ACdreamers',2)
['s', 'a']
>>>