c - C中的长随机数

Question

我的问题真的很简单(也许很愚蠢)。我需要一个很长的随机数，用C语言尽可能简单。我通过互联网进行了研究，找不到任何可以帮助我的东西。我唯一能找到的是 rand() 函数无法处理大于 32,767 的数字。

这是我的部分代码，长数应该在 0 到 1,000,000 之间:

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <conio.h>

#define MAX 999999

void main()
{
    int i;

    printf("\n Just a test with random numbers.");

    printf("\n ------------------------------------\n\n");

    srand(time(NULL));

    for(i = 0; i < 50; i++)
    {
        printf(" %li\n", rand() % MAX+1);
    }

    printf("\n ====================================\n");
    getch();
}

Answer 1

您可以通过对 rand() 的多个调用进行或运算来构建更大的数字。

#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>

#define LIMIT (1000000)

static uint16_t highest_bit(uint64_t v) {
    uint16_t out = 0;
    while (v > 0) {
        v >>= 1;
        ++out;
    }
    return out;
}

uint32_t myrand() {
    static bool init = 0;
    static uint16_t n;
    static uint16_t shift;
    if (!init) {
        uint16_t randbits = highest_bit(RAND_MAX + (uint64_t)1L);
        uint16_t outbits = highest_bit(LIMIT);
        n = (outbits + randbits - 1)/randbits;
        shift = randbits;
        init = 1;
    }
    uint32_t out = 0;
    for (uint16_t i=0; i<n; ++i) {
        out |= rand() << (i*shift);
    }
    return out % LIMIT;
}

应该注意的是，这种方法会有偏差(即所有数字的概率都不相同)，而且绝对不是加密安全的。如果你想要那样，你根本不应该使用 rand()。

这里有一个小的主要函数来测试所有数字至少可能得到:

int main() {
    bool* seen = calloc(LIMIT, sizeof(bool));
    if (!seen) {
        fprintf(stderr, "failed to malloc 'seen' array\n");
        return 1;
    }
    uint32_t nseen = 0;
    uint32_t ntries = 0;
    // this could take a long time -- you can use Ctrl-C to abort a command-line program
    while (nseen < LIMIT) {
        if ((ntries & 0xffff) == 0) {
            printf("after %u tries, we've seen %u different numbers.\n", ntries, nseen);
        }
        ++ntries;
        uint32_t r = myrand();
        if (!seen[r]) {
            seen[r] = true;
            ++nseen;
        }
    }
    printf("Found them all after %u tries!\n", ntries);
    return 0;
}