在C语言中生成“范围内”的随机数

Question

我需要生成在区间[0, 10]中的随机数，同时需要满足以下条件：

• 每个数字只出现一次。
• 不会重复出现结果。

请问有谁能指导我应该使用哪种算法？

- user731628

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生成一个[0, 10)的序列并进行洗牌。 - cnicutar

首先，你尝试了什么？ 其次，是0-10还是1-10？ - Carl Norum

嗨，卡尔，我尝试使用rand()函数生成序列，但没有实现结果。其次，上面提到的范围是0到10。谢谢。 - user731628

@billjoy 作为以后的参考，区间表示法中包括0和10的数字0-10应该写成[0,10]。 - Alex W

@billjoy 你说的“不重复结果”是什么意思？ - Eitan T

Answer 1

Richard J. Ross的答案中的算法是不正确的。它生成的可能排序数量是n^n而不是n!。Jeff Atwood在他的博客上说明了这个问题：http://www.codinghorror.com/blog/2007/12/the-danger-of-naivete.html

相反，您应该使用Knuth-Fisher-Yates Shuffle算法：

int values[11] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
srand(time(NULL));

for (int i = 10; i > 0; i--)
{
    int n = rand() % (i + 1);

    int temp = values[n];
    values[n] = values[i];
    values[i] = temp;
}

- japreiss

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这是Knuth洗牌算法还是Fisher-Yates洗牌算法？这里也有相关信息：https://dev59.com/-XM_5IYBdhLWcg3w9oSG - slashmais

在维基百科页面上，它被称为Knuth-shuffle - 我应该阅读介绍，而不仅仅是浏览细节 ;) - slashmais

对于这么小的数据集，这可能并不重要，但请确保您的系统rand函数是一个好的随机数生成器（或者使用标准的生成器，如Mersenne-Twister）。一些C库中的rand调用（希望只有旧版本）存在众所周知的统计问题（http://www.pnas.org/content/61/1/25.full.pdf+html）。 - sfstewman

请注意，因为 rand() % (i + 1) 会产生偏差的数字，所以这个洗牌也会有偏差。 - caf

Answer 2

尝试使用这个伪随机数算法：

int values[11] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
srand(time(NULL));

for (int i = 0; i < 11; i++)
{
    int swap1idx = rand() % 11;
    int swap2idx = rand() % 11;

    int tmp = values[swap1idx];
    values[swap1idx] = values[swap2idx];
    values[swap2idx] = tmp;
}

// now you can iterate through the shuffled values array.

请注意，这可能存在模数偏差，但对于您所需的功能应该是可行的。

- Richard J. Ross III

Answer 3

尝试创建一个随机函数，就像这样：

void randomize(int v[], int size, int r_max) {
    int i,j,flag;

    v[0] = 0 + rand() % r_max; // start + rand() % end
    /* the following cycle manages, discarding it,
the case in which a number who has previously been extracted, is re-extracted. */
    for(i = 1; i < size; i++) {
        do {
            v[i]= 0 + rand() % r_max;
            for(j=0; j<i; j++) {
                if(v[j] == v[i]) {
                    flag=1;
                    break;
                }
                flag=0;
            }
        } while(flag == 1);
    }
}

然后，只需调用它并传递一个包含11个元素的数组v[]、它的大小和上限范围：

randomize(v, 11, 11);

由于数组被作为引用参数传递，它将被随机化，没有重复的数，并且数字只出现一次。

在调用randomize之前，请记得调用srand(time(0));，并初始化int v[11]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

- A_nto2