C语言中的随机数生成
你好，有抱负的程序员们！今天，我们将深入探索C语言中随机数生成的精彩世界。作为你友善的计算机科学老师，我将通过大量的示例和解释来引导你完成这次旅程。那么，让我们开始吧！
随机数是什么？
在我们开始编码之前，让我们先了解一下随机数是什么。想象你正在玩桌游，需要掷骰子。你得到的数字是不可预测的，对吧？这基本上就是我们试图在编程中用随机数实现的效果。
在C语言中，我们使用一个名为rand()的函数来生成随机数。但这里有一个有趣的事实：这些数字并不是真正的随机数！它们实际上是“伪随机”的，意味着它们遵循一个看起来随机但实际上是确定性的模式。别担心，如果这听起来让你困惑 - 我们会在接下来的内容中进一步探讨。
开始
要在C语言中使用随机数，我们需要包含一个特殊的库，名为stdlib.h。这个库包含了我们将要使用的rand()函数。下面是如何包含它：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>现在，让我们来看一些示例！
示例1：生成一个随机数
让我们从一个生成随机数的简单程序开始：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
int random_number = rand();
printf("随机数：%d\n", random_number);
return 0;
}当你运行这个程序时，你会在屏幕上看到打印出的一个随机数。但是等等！如果你多次运行它，你可能会注意到一件奇怪的事情 - 每次你都会得到相同的数字！这是怎么回事？
这让我们来到了随机数生成中的一个重要概念：种子。
种子与srand()函数
种子就像是我们随机数生成的起点。默认情况下，rand()在每次程序运行时使用相同的种子，这就是为什么你会得到相同的“随机”数。
为了解决这个问题，我们使用srand()函数来每次设置一个不同的种子。一个常见的做法是使用当前时间作为种子，因为每秒都会改变。下面是如何操作的：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
srand(time(NULL)); // 设置种子
int random_number = rand();
printf("随机数：%d\n", random_number);
return 0;
}现在，每次你运行这个程序，你应该会得到一个不同的随机数！
示例2：生成特定范围内的数字
通常，我们希望生成特定范围内的随机数。例如，如果我们想要模拟掷一个六面骰子呢？下面是如何实现的：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
srand(time(NULL));
int die_roll = (rand() % 6) + 1;
printf("你掷出了：%d\n", die_roll);
return 0;
}在这个示例中，我们使用模运算符（%）将范围限制在0-5，然后加1将其移到1-6。这是一种生成特定范围内随机数的常见技术。
示例3：生成多个随机数
现在，让我们生成多个随机数。我们将创建一个简单的程序来模拟掷骰子5次：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
srand(time(NULL));
printf("掷骰子5次：\n");
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int roll = (rand() % 6) + 1;
printf("掷骰子 %d： %d\n", i+1, roll);
}
return 0;
}这个程序使用一个for循环来掷骰子5次，并打印出每次的结果。
srand()函数详解
让我们更详细地了解一下srand()函数。正如我们之前提到的，它设置了随机数生成的种子。下面是一个总结其用法的表格：
| 函数 | 描述 | 参数 | 返回值 |
|---|---|---|---|
| srand() | 设置随机数生成的种子 | 无符号整数 seed | 无（void） |
我们一直在使用的time(NULL)返回自1970年1月1日以来的当前时间（以秒为单位）。这个值每秒都会改变，因此它是随机数生成器的良好种子选择。
记住，你只需要在程序开始时调用一次srand()。多次调用相同的种子会将随机数序列重置，这可能不是你想要的。
结论
就这样，朋友们！我们已经探讨了C语言中随机数生成的基础。我们学习了rand()函数，种子的重要性以及如何生成特定范围内的数字。
记住，随机数在编程中非常有用。它们被用于游戏、模拟、加密等等。在你继续编程旅程的过程中，你会发现你今天学到的东西有无数的应用。
继续练习，继续编码，最重要的是，玩得开心！谁知道呢？也许你会用这些技能创造出下一个热门视频游戏或科学模拟突破。可能性就像你能生成的随机数一样无穷无尽！
Credits: Image by storyset