C/C++中设置随机数

前言

        我们通常在写一个数据结构后，需要去测试其正确性和性能比较，那在平常手动输入数据的方式太鸡肋，并且不具有普遍性和随机性。基于这个原因，我们必须要掌握设置随机数，不但可以给我们提供更多的数据，还可以让数据具有普遍意义，满足我们的测试需求。

一、有关随机数的函数

1. srand

void srand (unsigned int seed);

函数解析： 

        seed就相当于一颗种子，srand函数会种这个随机数种子，种子对应一个随机数，后面使用rand函数可以接收这个随机数。

        经过测试：当我们的种子是固定的，每次程序运行时，rand获得的随机数也是固定的，无法做到在一个程序里获得真正意义的随机数，所以参数通常使用的是time(NULL)，time函数是获得系统的时间，因为系统的时间一直在变，那种子就也都是不同的，所以每次程序运行时，rand获得的数，也一直在变，这才是真正意义的随机数。

为什么参数一定时，获得的随机数是固定的？

        首先计算机并不能产生真正的随机数，而是将一些无规则排列的数字存储在电脑里，再把这些数字划分为相等的N份，并为每份加上一个编号。用srand()函数获取这个编号，然后rand()就按顺序获取这些数字。

头文件：

#include <stdlib.h>

参数seed：

推荐使用time(NULL)，用时间做参数，可以保证每次程序运行时，生成的随机数是随机的

time函数头文件：#include <time.h>

返回值：

无返回值

2. rand

int rand (void);

头文件：

#include <stdlib.h>

函数解析：

        得到srand生成的随机数，并返回这个随机数

返回值：

        返回的是随机数，范围0～RAND_MAX（RAND_MAX = 2147483647）

二、测试模版

 int main()
{
	const size_t N = 10000;
 
	unordered_set<int> us;  //容器1
	set<int> s;             //容器2 
 
	vector<int> v;          //使用vector保存插入的数据
	v.reserve(N);           //防止多次扩容，造成消耗，提前一次预留N个空间
    
	srand(time(nullptr));   //种随机数种子，使用time做参数，可以保证每次运行，都是不一样的
    
	for (size_t i = 0; i < N; ++i)
	{
		v.push_back(rand()); // N比较大时，重复值比较多
		//v.push_back(rand()+i); // 重复值相对少
		//v.push_back(i); // 没有重复，有序
	}
 
	//测试容器插入的性能
	size_t begin1 = clock();
	for (auto& e : v)
	{
		s.insert(e);
	}
	size_t end1 = clock();
	cout << "set insert:" << end1 - begin1 << endl;
 
	size_t begin2 = clock();
	for (auto& e : v)
	{
		us.insert(e);
	}
	size_t end2 = clock();
	cout << "unordered_set insert:" << end2 - begin2 << endl;
 
    //测试容器查找的性能
	size_t begin3 = clock();
	for (auto& e : v)
	{
		s.find(e);
	}
	size_t end3 = clock();
	cout << "set find:" << end3 - begin3 << endl;
 
	size_t begin4 = clock();
	for (auto& e : v)
	{
		us.find(e);
	}
	size_t end4 = clock();
	cout << "unordered_set find:" << end4 - begin4 << endl << endl;
 
	cout <<"插入数据个数："<< s.size() << endl;
	cout <<"插入数据个数：" << us.size() << endl << endl;
 
    //测试容器删除的性能
	size_t begin5 = clock();
	for (auto& e : v)
	{
		s.erase(e);
	}
	size_t end5 = clock();
	cout << "set erase:" << end5 - begin5 << endl;
 
	size_t begin6 = clock();
	for (auto e : v)
	{
		us.erase(e);
	}
	size_t end6 = clock();
	cout << "unordered_set erase:" << end6 - begin6 << endl << endl;
 
	return 0;
}

三、反思与总结

        由于目前能力不足，还需要仔细研究源码中srand和rand的底层实现，在未来某段时间会更新剖析源码实现
random.c source code [glibc/stdlib/random.c] - Codebrowser