rand函數的實現原理

rand函數產生的是偽隨機數，也就是說它不是一個真實的隨機數。

那么偽隨機數是怎么實現的呢？原理大概如下：

如果約定：a1=f(seed),an+1=f(an)那你可以行到一個序列：a1,a2,a3...an，那么要制作一個偽隨機函數rand，只需要讓它每調用一次就返回序列的下一個元素就行。

就相當于第1次調用rand返回a1，第2次返回a2，…，第n次返回an，這樣每次調rand都能拿到一個不同的數，只要整個序列的規律不明顯，整個函數看起來就是隨機的。

現在計算機上的rand函數都是用這樣的原理實現的，這里的seed被稱為“隨機數種子”。

但這里有一個問題，如果seed不變，那我們每次調用rand函數獲取的序列都是相同的。這就會造成有的程序跑一遍退出后，再重新跑一遍，兩次的輸出結果是相同的。所以我們還需要一個接口去設置seed值，這個接口就是srand函數。

linux下的rand是用類似下面的代碼實現的：

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;
}</pre>

myrand、mysrand分別對應rand和srand，但實際的rand實現會復雜一些。 

使用rand函數的一個問題 

有些人使用rand函數時，因為初始化時沒有調用srand會造成程序每次運行輸出結果都相同：http://ask.csdn.net/questions/174871 

如果你沒有調用srand設置隨機數種子，seed的默認值會是0，而seed為0時所決定的序列是固定的，而第一次調用rand()就是返回這個固定序列里的第1個元素，那它的值也是固定的，自然你的程序每次輸出都一樣了。 

所以正確的寫法應該是程序初始化時用srand設置不同的隨機數種子（只需要設置一次），例如srand(time(NULL))，但要注意，time(NULL)的值是隔1秒才改變一次的，必要情況下可以考慮使用精度更高的時間函數，如gettimeofday。 

下面這段程序，只要你不是在同一秒內執行兩次，每次輸出結果都是不一樣的： 

#include <stdio.h>

include <stdlib.h>
include <time.h>
int main()
{
    srand(time(NULL));     // 設置隨機數種子 
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%u\n", rand());
    }
    getchar();
    return 0;
}</pre>