Question

我已经看到很多关于这个特定主题的问题，但没有一个对我有任何答案，所以我想问这个问题。

我想在[-1,1]之间生成一个随机数。我怎么能这样做？

Answer 1

使用-1+2*((float)rand())/RAND_MAX

rand()生成[0,RAND_MAX]范围内的整数，因此，((float)rand())/RAND_MAX会在[0,1]中返回一个浮点数。我们将[-1,1]中的随机数添加到-1。

编辑：（添加评论部分的相关部分）

关于此方法的局限性：

((float)rand())/RAND_MAX返回一个百分比（从0到1的分数）。因此，由于-1到1之间的范围是2个整数，我将该分数乘以2，然后将其加到所需的最小数字-1。这也会告诉您随机数的质量，因为您只有RAND_MAX个唯一的随机数。

Answer 2

如果你拥有的只是标准C库，那么其他人的答案是明智的。如果您有POSIX功能，请考虑使用drand48()系列函数。特别是：

#define _XOPEN_SOURCE 600  /* Request non-standard functions */
#include <stdlib.h>

double f = +1.0 - 2.0 * drand48();
double g = -1.0 + 2.0 * drand48();

请注意手册中说明：

drand48（）和erand48（）函数应返回非负的，双精度的浮点值，均匀分布在[0.0,1.0]区间内。

如果您严格需要[-1.0,+1.0]（而不是[-1.0,+1.0)），那么您将面临一个如何扩展范围的非常微妙的问题。

drand48()函数比rand()的典型实现具有更多的随机性。但是，如果您需要加密随机性，则这些都不合适;你需要寻找'密码强PRNG'（PRNG =伪随机数发生器）。

Answer 3

我前面有一个类似的问题，并认为直接生成小数部分可能更有效。我做了一些搜索并遇到了一个有趣的快速浮点rand，它不使用浮点除法或乘法，或者int-＆gt; float cast可以用float的内部表示的一些intimate knowledge来完成： / p>

float sfrand( void )
{
    unsigned int a=(rand()<<16)|rand();  //we use the bottom 23 bits of the int, so one
                                         //16 bit rand() won't cut it.
    a=(a&0x007fffff) | 0x40000000;  

    return( *((float*)&a) - 3.0f );
}

第一部分从[2 ^ 1,2 ^ 2]生成随机浮点数，减去3，你有[-1,1]。对于某些应用程序/开发人员而言，这当然可能过于贴心，但这正是我所寻求的。这种机制适用于2宽度的任何范围。

Answer 4

对于初学者，您需要C库函数rand()。这是在stdlib.h头文件中，因此您应该输入：

#include <stdlib.h>

靠近代码的开头。 rand()会生成0到RAND_MAX之间的随机整数，因此除以RAND_MAX / 2将得到0到2之间的数字。减去一个，你的目标范围是-1到1.

但是，如果你只是int n = rand() / (RAND_MAX / 2)，你会发现你没有得到你期望的答案。这是因为rand()和RAND_MAX / 2都是整数，因此使用整数运算。为了阻止这种情况发生，有些人使用浮动投射，但我建议通过乘以1.0来避免强制转换。

您还应该使用srand()函数为随机数生成器播种。为了每次获得不同的结果，人们通常通过srand(time(0))基于时钟时间为发生器播种。

所以，总的来说我们有：

#include <stdlib.h>
srand(time(0);
double r = 1.0 * rand() / (RAND_MAX / 2) - 1;

Answer 5

虽然在许多情况下接受的答案很好，但它会省去“每隔一个数字”，因为它正在将已离散值的范围扩展2以覆盖[-1,1]间隔。以类似的方式，如果你有一个随机数生成器，可以生成[0,10]的整数，你想生成[0,20]，简单地乘以2将跨越范围，但不能覆盖范围（它会遗漏所有奇数）。

它可能有足够的细粒度满足您的需求，但确实有这个缺点，在许多应用中可能具有统计意义（并且有害） - 特别是蒙特卡罗模拟和对初始条件具有敏感依赖性的系统。

能够生成从-1到1的任何可表示的浮点数的方法应该依赖于生成序列a1.a2 a3 a4 a5 ...达到浮点精度的极限，这是唯一的方法能够在范围内生成任何可能的浮动。（即遵循实数的定义）

Answer 6

来自“C标准库”

int rand(void) - 返回0到RAND_MAX范围内的伪随机数

RAND_MAX - rand()返回的最大值。

所以：

rand()会将0范围内的伪随机数返回到RAND_MAX

rand() / RANDMAX会将0范围内的伪随机数返回到1

2*( rand() / RANDMAX )会将0范围内的伪随机数返回到2

2*( rand() / RANDMAX ) -1会将-1范围内的伪随机数返回到1

Answer 7

正如其他人已经指出的那样，任何简单地将'rand（）'函数范围从[0，RAND_MAX]转换为所需[-1，+ 1]的尝试都会产生一个只能生成离散的随机数生成器一组浮点值。对于浮点生成器，在某些应用程序中，这些值的密度可能不足（如果实现定义的RAND_MAX值不够大）。如果这是一个问题，可以通过使用两个或多个'rand（）'调用而不是一个来指数地增加上述密度。

例如，通过将两个连续调用的结果组合为'rand（）'，可以在[0，（RAND_MAX + 1）^ 2 - 1]范围内获得伪随机数

#define RAND_MAX2 ((RAND_MAX + 1ul) * (RAND_MAX + 1) - 1)

unsigned long r2 = (unsigned long) rand() * (RAND_MAX + 1) + rand();

以后使用相同的方法将其转换为[-1，+ 1]范围内的浮点数

double dr2 = r2 * 2.0 / RAND_MAX2 - 1;

通过使用这种方法，可以根据需要建立尽可能多的'rand（）'调用，当然要注意整数溢出。

作为旁注，这种组合连续'rand（）'调用的方法不会产生非常高质量的伪随机数生成器，但它可以很好地用于许多目的。

在C中生成[-1,1]之间的随机数？

7 个答案: