（Visual C++）游戏开发笔记十七游戏基础算法(一) 游戏随机系统初步

来源：岁月联盟编辑：exp 时间：2012-07-02

一、随机数发生器rand（）函数的用法

函数名: rand

功能: 随机数发生器

用法: int rand(void);

所在头文件: stdlib.h

函数说明 :

▲rand()的内部实现是用的线性同余法，它不是真的随机数，因其周期特别长，故在一定的范围里可看成是随机的。

▲这种伪随机数是由小M多项式序列生成的，其中产生每个小序列都有一个初始值，即随机种子。（注意：小M多项式序列的周期是65535，即每次利用一个随机种子生成的随机数的周期是65535，当你取得65535个随机数后它们又重复出现了。）

▲目前，计算机中用来产生随机数的算法基本上都是“线性同余”法。rand()返回一随机数值的范围在0至RAND_MAX 间。RAND_MAX的范围最少是在32767之间(int)。

▲用unsigned int 双字节是65535，四字节是4294967295的整数范围。0~RAND_MAX每个数字被选中的机率是相同的。

▲用户未设定随机数种子时，系统默认的随机数种子为1。

▲rand( )产生的是伪随机数字，每次执行时是相同的;若要不同,用函数srand()初始化它。

下面我们给出第一个小例子

[cpp]
//MyRand01.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
#include   <stdlib.h>
#include   <time.h>
#define MIN 1    //随机数产生的范围
#define MAX 10

int main()
{
    int i;
    srand((unsigned)time(0));
    cout<<"10个随机数从 "<<MIN<<
          " 到 "<<MAX<<" :/n"<<endl;
    for(i=0; i<10; i++)          //产生随机数
    {
        cout<<MIN + (int)MAX * rand() / (RAND_MAX + 1)<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return   0;
}
//MyRand01.cpp
#include <iostream>
using namespace std;
#include   <stdlib.h>
#include   <time.h>
#define MIN 1    //随机数产生的范围
#define MAX 10

int main()
{
    int i;
    srand((unsigned)time(0));
    cout<<"10个随机数从 "<<MIN<<
          " 到 "<<MAX<<" :/n"<<endl;
    for(i=0; i<10; i++)          //产生随机数
    {
        cout<<MIN + (int)MAX * rand() / (RAND_MAX + 1)<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return   0;
}

二、初始化随机数发生器srand( )函数的用法

函数名: srand

功能: 初始化随机数发生器

用法: void srand(unsigned int seed);

所在头文件： stdlib.h

函数说明：

▲srand()用来设置rand()产生随机数时的随机数种子。

▲参数seed必须是个整数，通常可以利用time(0)的返回值或NULL来当做seed。

▲如果每次seed都设相同值，rand()所产生的随机数值每次就会一样。

下面我们给出第二个小例子

[cpp] view plaincopyprint?
//MyRand02.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include   <stdlib.h>
#include   <time.h>
#define MIN 0    //随机数产生的范围
#define MAX 99
int main()
{
    int i;
    srand((unsigned)time(NULL));
    cout<<"10个随机数从"<<MIN<<
          " 到"<<MAX<<" :/n"<<endl;
    for(i=0; i<10; i++)          //产生随机数
    {
        cout<<MIN + rand() % (MAX + MIN + 1)<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return   0;
}
//MyRand02.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include   <stdlib.h>
#include   <time.h>
#define MIN 0    //随机数产生的范围
#define MAX 99
int main()
{
    int i;
    srand((unsigned)time(NULL));
    cout<<"10个随机数从"<<MIN<<
          " 到"<<MAX<<" :/n"<<endl;
    for(i=0; i<10; i++)          //产生随机数
    {
        cout<<MIN + rand() % (MAX + MIN + 1)<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return   0;
}

三、rand( )和srand( )的联系

rand( )和srand( )要一起使用，其中srand( )用来初始化随机数种子,rand( )用来产生随机数。

因为默认情况下随机数种子为1，而相同的随机数种子产生的随机数是一样的,失去了随机性的意义，所以为使每次得到的随机数不一样，用函数srand()初始化随机数种子。srand()的参数，用time函数值（即当前时间），因为两次调用rand()函数的时间通常是不同的，这样就可以保证随机性了

四、产生相同的随机数的原因

计算机的随机数都是由伪随机数，即是由小M多项式序列生成的，其中产生每个小序列都有一个初始值，即随机种子。（注意：小M多项式序列的周期是65535，即每次利用一个随机种子生成的随机数的周期是65535，当你取得65535个随机数后它们又重复出现了。）

我们知道rand()函数可以用来产生随机数，这里我再啰嗦一遍。计算机中一般不能产生绝对随机的随机数。计算机产生随机数的过程，是根据一个数（我们可以称它为种子）为基准以某个递推公式推算出来的一系列数，当这系列数很大的时候，就符合正态公布，从而相当于产生了随机数，但这不是真正的随机数，当计算机正常开机后，这个种子的值是确定的，除非你对系统进行了更改。

下面我们给出第三个小例子

[cpp]
//MyRand03.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
    int i;
    for (i=0; i<10; i++)      //产生10个随机数
    {
        cout<<rand()<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}
//MyRand03.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
    int i;
    for (i=0; i<10; i++)      //产生10个随机数
    {
        cout<<rand()<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

每次运行得到相同的随机序列：

41 18467 6334 26500 19169 15724 11478 29358 26962 24464

为得到不同的随机数序列，则需改变这个种子的值。方法：在开始产生随机数前，调用一次srand(time(NULL))（注意：srand()一定要放在循环外面或者是循环调用的外面，否则的话得到的是相同的随机数）。

下面我们给出第四个小例子

[cpp]
//MyRand04.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main( )
{
    int i;
    srand((unsigned)time(NULL)); //初始化随机数种子
    for (i=0; i<10; i++)         //产生10个随机数
    {
        cout<<rand()<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}
//MyRand04.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main( )
{
    int i;
    srand((unsigned)time(NULL)); //初始化随机数种子
    for (i=0; i<10; i++)         //产生10个随机数
    {
        cout<<rand()<<"/t";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

每次运行得到不同的随机序列：

1294 18562 14141 18165 11910 29784 11070 13225 131 24405

1774 25714 18734 16528 20825 17189 9848 8899 2503 5375

五、几种随机数的简单算法

1.产生一个范围内的随机数

一般地，我们可用j=1+(int)(n*rand()/(RAND_MAX+1.0))来生成一个0到ｎ之间的随机数。

若用int x = rand() % 101;来生成 0 到 100 之间的随机数这种方法是不可取的，比较好的做法是：

j=(int)(100.0*rand()/(RAND_MAX+1.0))

当然，如果是在gcc，vc之外的编译器，我们也可以使用random(100)。下面的例子都是用了random(n)（VC无法识别random这个函数，VC下我们还是采用 j=(int)(100.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)）.

2、筛选型随机数如希望取0-99的随机数，但不能是6。

解决方法： www.2cto.com

x = random(100);