12.4程序生成随机数的方法

接下来，让我们看一下随机数在程序中扮演的角色。在编写游戏程序时，以及在计算机模拟“等情况下，经常使用随机数。随机数也是用程序来表示人类的直觉及念头的一种方法。从代码清单 12-2 的运行结果中大家可以发现，“一直在出石头的时候突然出了一个剪刀”，这确实很像人类的行为方式。

随机数色子（随机数色子的各面上都标有 1~20(或110每两个面为同一个数值)的数值。晃动随机数色子后，就可以得到 1~20(或1~10)的一个随机数。）是用来产生随机数的一种工具，每个色子有 20 面晃动随机数色子后，出现在正面的数字就是随机数。由于计算机没法晃动随机数色子，因此程序一般会通过生成类似于随机数的数值公式来得到随机数。在 C语言中，虽然该公式的实体是隐藏的，但只要调用rand0函数，就可以得到结果(随机数)。不过，由于借助公式产生的随机数具有一定的规律性，因此并不是真正的随机数，通常称为伪随机数。不过，虽然是伪随机数（除了线性同余法以外，还有其他获取伪随机数的方法。如可以获得更接近真实随机数”的“乘同余法”、“M系法”以及能够快速生成随机数的“Knuth 减算法”等。），仍然十分有用。

作为参考，这里向大家介绍一个获取伪随机数的公式。该公式称为线性同余法。如果把 Ri作为当前随机数的话，那么下一个出现的随机数 Ri+1，就可以用下面的公式来获取.

公式中出现的 mod，是整除后取余的意思。同 C 语言的 % 运算符的功能是一样的。对a、b、c 各参数设定合适的整数后，可以从该公式获得的随机数的范围就是0到c(不包含)。因为是用c来进行取余所以得到这个范围也是理所当然的。我们不妨做一下尝试，把 a 设定为 5，b设定为3，c设定为 8，获得的随机数就如表 12-3 所示。这里把 Ri的初始值定为了 1。可以看出，这些随机数确实很像是无规则随机出现的数值。不过，产生 8 次随机数后，下8 次产生的随机数就和前面的数值相同了。这种周期性是伪随机数的特征，也是为什么不是真随机数的原因。

C 语言的 rund0 函数中，也肯定通过某些公式生成了伪随机数。假如使用的是线性同余法的话，就需要提前设定 Ri、a、b、c 的数值，为此就要用到代码清单 12-1 及代码清单 12-2中的 srand(time(NULL));srand0 函数中的参数 time(NULL)，是用来获取当前时间的参数。以time(NULL)的值为基础，来设定 Ri、a、b、c 的数值。由于每次启动程序时的当前时间都是变化的，因此 Ri、a、b、c 的数值也会随之发生变化。Ri、a、b、c的数值就称为随机数的种子，这一点大家要有个印象。而假如在不运行 srandtime(NULL));的情况下重复调用 rand0 函数的话，会出现什么情况呢?因为 Ri、a、b、c 的数值都有默认值，因此每次都会生成以相同方式出现的随机数。这样一来，游戏以及计算机模拟就都无法成立了。当然也就无法表示人类的思考了。