伪随机数
真正意义上的随机数（或者随机事件）在某次产生过程中是按照实验过程中表现的分布概率随机产生的，其结果是不可预测的，是不可见的。而计算机中的随机函数是按照一定算法模拟产生的，其结果是确定的，是可见的。我们可以这样认为这个可预见的结果其出现的概率是100%。所以用计算机随机函数所产生的“随机数”并不随机，是伪随机数。
随机数的“庐山真面目”
首先需要声明的是，计算机不会产生绝对随机的随机数，计算机只能产生“伪随机数”。其实绝对随机的随机数只是一种理想的随机数，即使计算机怎样发展，它也不会产生一串绝对随机的随机数。计算机只能生成相对的随机数，即伪随机数。 伪随机数并不是假随机数，这里的“伪”是有规律的意思，就是计算机产生的伪随机数既是随机的又是有规律的。怎样理解呢？产生的伪随机数有时遵守一定的规律，有时不遵守任何规律；伪随机数有一部分遵守一定的规律；另一部分不遵守任何规律。比如“世上没有两片形状完全相同的树叶”，这正是点到了事物的特性，即随机性，但是每种树的叶子都有近似的形状，这正是事物的共性，即规律性。从这个角度讲，你大概就会接受这样的事实了：计算机只能产生伪随机数而不能产生绝对随机的随机数。（严格地说，这里的计算机是指由冯诺依曼思想发展起来的电子计算机。而未来的量子计算机有可能产生基于自然规律的不可重现的“真”随机数）。
伪随机数的产生
概述
那么计算机中随机数是怎样产生的呢？有人可能会说，随机数是由“随机种子”产生的。没错，随机种子是用来产生随机数的一个数，在计算机中，这样的一个“随机种子”是一个无符号整形数。那么随机种子是从哪里获得的呢？C语言程序例
下面看这样一个C程序： //rand01.c #include static unsigned int RAND_SEED; unsigned int random(void) { RAND_SEED=(RAND_SEED*123+59)%65536; return(RAND_SEED); } void random_start(void) { int temp[2]; movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4); RAND_SEED=temp[0]; } main() { unsigned int i,n; random_start(); for(i=0;i<10;i++) printf("%u\t",random()); printf("\n"); } 这个程序（rand01.c）完整地阐述了随机数产生的过程： 首先，主程序调用random_start()方法，random_start()方法中的这一句我很感兴趣： movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4); 这个函数用来移动内存数据，其中FP_SEG（far pointer to segment）是取temp数组段地址的函数，FP_OFF（far pointer to offset）是取temp数组相对地 址的函数，movedata函数的作用是把位于0040:006CH存储单元中的双字放到数组temp的声明的两个存储单元中。这样可以通过temp数组把0040:006CH处的一个16位的数送给RAND_SEED。 random用来根据随机种子RAND_SEED的值计算得出随机数，其中这一句： RAND_SEED=(RAND_SEED*123+59)%65536; 是用来计算随机数的方法，随机数的计算方法在不同的计算机中是不同的，即使在相同的计算机中安装的不同的操作系统中也是不同的。我在linux和windows下分别试过，相同的随机种子在这两种操作系统中生成的随机数是不同的，这说明它们的计算方法不同。 现在，我们明白随机种子是从哪儿获得的，而且知道随机数是怎样通过随机种子计算出来的了。那么，随机种子为什么要在内存的0040:006CH处取？0040:006CH处存放的是什么？ 学过《计算机组成原理与接口技术》这门课的人可能会记得在编制ROM BIOS时钟中断服务程序时会用到Intel 8253定时/计数器，它与Intel 8259中断芯片的通信使得中断服务程序得以运转，主板每秒产生的18.2次中断正是处理器根据定时/记数器值控制中断芯片产生的。在我们计算机的主机板上都会有这样一个定时/记数器用来计算当前系统时间，每过一个时钟信号周期都会使记数器加一，而这个记数器的值存放在哪儿呢？没错，就在内存的0040:006CH处，其实这一段内存空间是这样定义的： TIMER_LOW DW ? ；地址为 0040:006CH TIMER_HIGH DW ? ；地址为 0040:006EH TIMER_OFT DB ? ；地址为 0040:0070H 时钟中断服务程序中，每当TIMER_LOW转满时，此时，记数器也会转满，记数器的值归零，即TIMER_LOW处的16位二进制归零，而TIMER_HIGH加一。rand01.c中的 movedata(0x0040,0x006c,FP_SEG(temp),FP_OFF(temp),4); 正是把TIMER_LOW和TIMER_HIGH两个16位二进制数放进temp数组，再送往RAND_SEED，从而获得了“随机种子”。 现在，可以确定的一点是，随机种子来自系统时钟，确切地说，是来自计算机主板上的定时/计数器在内存中的记数值。这样，我们总结一下前面的分析，并讨论一下这些结论在程序中的应用： 1.随机数是由随机种子根据一定的计算方法计算出来的数值。所以，只要计算方法一定，随机种子一定，那么产生的随机数就不会变。C++程序例
看下面这个C++程序： //rand02.cpp #include #include using namespace std; int main() { unsigned int seed=5; srand(seed); unsigned int r=rand(); cout<<"r = "<<r<<endl; //[已更新]已补全 编辑者注：可能代码有缺 return 0; } 在相同的平台环境下，编译生成exe后，每次运行它，显示的随机数都是一样的。这是因为在相同的编译平台环境下，由随机种子生成随机数的计算方法都是一样的，再加上随机种子一样，所以产生的随机数就是一样的。 2.只要用户或第三方不设置随机种子，那么在默认情况下随机种子来自系统时钟（即定时/计数器的值）C++程序例2
看下面这个C++程序： //rand03.cpp #include <iostream> #include <cstdlib> using namespace std; int main() { srand((unsigned)time(NULL)); unsigned int r=rand(); cout<<"r = "<<r<<endl; //[已更新]已补全 编辑者注：可能代码有缺 return 0; } 这里用户和其他程序没有设定随机种子，则使用系统定时/计数器的值做为随机种子，所以，在相同的平台环境下，编译生成exe后，每次运行它，显示的随机数会是伪随机数，即每次运行显示的结果会有不同。 3.建议：如果想在一个程序中生成随机数序列，需要至多在生成随机数之前设置一次随机种子。生成一个随机字符串
看下面这个用来生成一个随机字符串的C++程序：（字符串生成程序已修改，红体字程序为本人改写，编译正常。功能方面并不好，可以根据实际情况修改）
#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<cmath>
using namespace std;
inline void keep_window_open(){char ch;cin>>ch;}
#define RAND_MAX 0x7fff
int main()
{
int rNum=0;
int m=20;
char *ch=new char[m];
srand((unsigned)time(NULL));
for(int i=0;i<m;++i){
rNum=1+(int)((rand()/(double)RAND_MAX)*36);
switch(rNum){
case 1:ch[i]='a';
break;
case 2:ch[i]='b';
break;
case 3:ch[i]='c';
break;
case 4:ch[i]='d';
break;
case 5:ch[i]='e';
break;
case 6:ch[i]='f';
break;
case 7:ch[i]='g';
break;
case 8:ch[i]='h';
break;
case 9:ch[i]='i';
break;
case 10:ch[i]='j';
break;
case 11:ch[i]='k';
break;
case 12:ch[i]='l';
break;
case 13:ch[i]='m';
break;
case 14:ch[i]='n';
break;
case 15:ch[i]='o';
break;
case 16:ch[i]='p';
break;
case 17:ch[i]='q';
break;
case 18:ch[i]='r';
break;
case 19:ch[i]='s';
break;
case 20:ch[i]='t';
break;
case 21:ch[i]='u';
break;
case 22:ch[i]='v';
break;
case 23:ch[i]='w';
break;
case 24:ch[i]='x';
break;
case 25:ch[i]='y';
break;
case 26:ch[i]='z';
break;
default:cout<<"no!\n";
break;
}
cout<<ch[i]<<'\n';
}
return 0;
}