srand() —为什么只调用一次？

Question

这个问题是关于这个问题的评论 初始化 srand 的推荐方法？ 第一条评论说 srand()< /code> 只能在应用程序中调用一次。为什么会这样呢？

Answer 1

这取决于您想要实现的目标。

随机化作为具有起始值（即种子）的函数来执行。

因此，对于相同的种子，您将始终获得相同的值序列。

如果您每次需要随机值时都尝试设置种子，并且种子是相同的数字，那么您将始终获得相同的“随机”值。

种子通常取自当前时间，即秒，如 time(NULL) 所示，因此如果您始终在获取随机数之前设置种子，那么只要您在同一秒内多次调用 srand/rand 组合。

为了避免这个问题，每个应用程序只设置一次 srand ，因为两个应用程序实例是否会在同一秒内初始化是值得怀疑的，因此每个实例将具有不同的随机数序列。

但是，您有可能在一秒钟内多次运行您的应用程序（特别是如果它很短，或者是命令行工具或类似的东西），那么您将不得不诉诸其他方式来选择种子（除非您可以接受不同应用程序实例中的相同序列）。但正如我所说，这取决于您的应用程序使用环境。

另外，您可能想尝试将精度提高到微秒（最大限度地减少相同种子的机会），需要（sys/time.h）：

struct timeval t1;
gettimeofday(&t1, NULL);
srand(t1.tv_usec * t1.tv_sec);

Answer 2

随机数实际上是伪随机的。首先设置一个种子，每次调用rand都会从中获取一个随机数，并修改内部状态，这个新状态将在下一次rand调用中使用以获得另一个随机数数字。由于使用特定公式来生成这些“随机数”，因此每次调用 rand 后设置特定的种子值都会从调用中返回相同的数字。例如 srand (1234); rand(); 将返回相同的值。使用种子值初始化初始状态将生成足够的随机数，因为您没有使用 srand 设置内部状态，从而使数字更有可能是随机的。

通常我们在初始化种子值时使用time (NULL)返回的秒值。假设 srand (time (NULL)); 处于循环中。那么循环在一秒钟内可以迭代多次，因此循环中的第二个 rand 调用中循环在循环内部迭代的次数将返回相同的“随机数”，这是不希望的。在程序启动时初始化一次，就会设置一次种子，每次调用rand都会生成一个新的数字，并修改内部状态，所以下次调用rand返回一个足够随机的数字。

例如来自 http://linux.die.net/man/3/rand：

static unsigned long next = 1;
/* RAND_MAX assumed to be 32767 */
int myrand(void) {
    next = next * 1103515245 + 12345;
    return((unsigned)(next/65536) % 32768);
}
void mysrand(unsigned seed) {
    next = seed;
}

内部状态 next 被声明为全局状态。每个myrand调用都会修改内部状态并更新它，并返回一个随机数。每次调用 myrand 都会有不同的 next 值，因此该方法每次调用都会返回不同的数字。

查看mysrand 实现；它只是设置您传递给 next 的种子值。因此，如果您在调用 rand 之前每次都将 next 值设置为相同，它将返回相同的随机值，因为对其应用了相同的公式，这是不可取的，因为该函数是随机的。

但根据您的需要，您可以将种子设置为某个特定值，以便每次运行生成相同的“随机序列”，例如某些基准测试或其他基准测试。

Answer 3

简短的回答：调用srand()不像就像随机数生成器的“掷骰子”一样。这也不像洗一副牌那样。如果有的话，那就更像是切一副牌。

这样想吧。 rand() 处理一大堆牌，每次调用它时，它所做的就是从牌堆顶部挑选下一张牌，给你值，然后将该牌返回给甲板的底部。 （是的，这意味着“随机”序列会在一段时间后重复。不过，这是一个非常大的牌组：通常有 4,294,967,296 张牌。）

此外，每次程序运行时，都会出现一组全新的牌卡片是从游戏商店购买的，每副全新的卡片总是具有相同的顺序。因此，除非您做了一些特殊的事情，否则每次程序运行时，它都会从 rand() 返回完全相同的“随机”数字。

现在，你可能会说，“好吧，那么我该如何洗牌呢？”答案——至少就 rand 和 srand 而言——是没有办法洗牌。

那么srand有什么作用呢？根据我在这里构建的类比，调用 srand(n) 基本上就像说“从顶部切下一副 n 张牌”。但是等等，还有一件事：它实际上是从另一副全新的牌开始，然后从顶部切n张牌。

因此，如果您调用 srand(n)、rand()、srand(n)、rand()， ...，每次使用相同的 n 时，您不仅会得到一个不是非常随机的序列，实际上还会从 rand() 返回相同的数字代码> 每次。 （可能不是您交给 srand 的数字，而是从 rand 一遍又一遍返回的相同数字。）

因此，您能做的最好的事情就是切牌once，即在程序开始时使用相当随机的 n 调用 srand() 一次，这样您就可以开始每次都在大牌组的不同随机位置你的程序运行。使用rand()，这确实是您能做的最好的事情。

[PS是的，我知道，在现实生活中，当你购买一副全新的牌时，它通常是按顺序排列的，而不是随机排列的。为了让这里的类比起作用，我想象您从游戏商店购买的每副牌都是看似随机的顺序，但与您从同一家商店购买的所有其他牌组的看似随机的顺序完全相同。有点像他们在桥牌锦标赛中使用的相同洗牌的牌。]

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附录：对于一个非常可爱的演示，说明对于给定的 PRNG 算法和给定的种子值，您总是会得到相同的序列，请参阅 这个问题（这是关于Java，而不是C，但是 反正）。

Answer 4

原因是 srand() 设置随机生成器的初始状态，并且如果您自己不触及中间的状态，则生成器生成的所有值都只是“足够随机”。

例如，您可以这样做：

int getRandomValue()
{
    srand(time(0));
    return rand();
}

然后，如果您重复调用该函数，以便 time() 在相邻调用中返回相同的值，您只会生成相同的值 - 这是设计使然。

Answer 5

一个更简单的解决方案是使用 srand() 为同一秒运行的应用程序实例生成不同的种子，如下所示。

srand(time(NULL)-getpid());

此方法使您的种子非常接近随机，因为无法猜测您的线程何时启动，并且 pid 也会不同。

Answer 6

srand 为伪随机数生成器提供种子。如果您多次调用，您将重新为 RNG 播种。如果您使用相同的参数调用它，它将重新启动相同的序列。

为了证明这一点，如果您执行如下简单操作，您将看到相同的数字被打印 100 次：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    for(int i = 0; i != 100; ++i) {
        srand(0);
        printf("%d\n", rand());
    }
}

Answer 7

1. 似乎每次 rand() 运行时，它都会为下一个 rand() 设置一个新的种子。

2. 如果srand()运行多次，问题是如果两次运行在一秒内发生（time(NULL)不改变），则下一个< code>rand() 将与前一个 srand() 之后的 rand() 相同。