c - 在 C 中随机填充结构类型的二维数组的问题

Question

我正在尝试填充一个 20x20 矩阵，其中每个条目都是结构类型。我的目标是在这个二维数组上随机分配 100 只 Ant 和 5 只涂鸦虫。尽管我让它工作了，但我并不总能在矩阵中得到我需要的 Ant 或涂鸦虫的数量。我添加了一个计数功能，每次运行程序时总是验证我有多少，但我总是略显不足。我试图通过在我的填充函数中使用 do/while 循环来强制这些数字起作用(100 只 Ant 和 5 只涂鸦虫)，尽管它不起作用。有人能发现我的逻辑在哪里让我失望吗？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <ctype.h>

#define N 20

struct cellState {
    int emptyInt;
    int antInt;
    int dBInt;

    char emptyChar;
    char antChar;
    char dBChar;
};

struct cellState gridState[N][N];

// function to populate world
void pop_mtx(struct cellState gridState[N][N], int antsNeeded, int dBNeeded) {
    int i, j;

    do {
        for (i = 0; i < N; i++) {    
            for (j = 0; j < N; j++) {
                if ((gridState[i][j].emptyInt = rand() % 3) == 0) {
                    gridState[i][j].emptyChar = '.';
                } else
                if (((gridState[i][j].antInt = rand() % 3 == 1) && antsNeeded != 0)) {
                    gridState[i][j].antChar = 'a';
                    antsNeeded--;
                } else
                if (((gridState[i][j].dBInt = rand() % 3 == 2) && dBNeeded != 0)) {
                    gridState[i][j].dBChar = 'D';
                    dBNeeded--;
                }
            }
        }
    } while (dBNeeded != 0 && antsNeeded != 0);
}

//function to display current state of the world
void display_mtx(struct cellState gridState[N][N]) {
    int i, j;
    char charToDisplay;

    for (i = 0; i < N; i++) {
        for (j = 0; j < N; j++) {
            if (gridState[i][j].antChar == 'a')
                charToDisplay = 'a';
            else
            if (gridState[i][j].dBChar == 'D')
                charToDisplay = 'D';
            else
                charToDisplay = '.';

            printf("%c  ", charToDisplay);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n\n");
}

//function to count ants and doodlebugs
void count_mtx(struct cellState gridState[N][N]) {
    int i, j, antCount = 0, dBcount = 0;

    for (i = 0; i < N; i++) {
        for (j = 0; j < N; j++) {
            if (gridState[i][j].antChar == 'a')
                antCount++;
            else
            if (gridState[i][j].dBChar == 'D')
                dBcount++;
        }
    }
    printf("ant count: %i, doodlebug count: %i\n", antCount, dBcount);
}

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    //populate grid state with 5 doodlebugs and 100 ants
    int antsNeeded = 100, dBNeeded = 5;
    pop_mtx(gridState, antsNeeded, dBNeeded);

    count_mtx(gridState);
    display_mtx(gridState);
}

Answer 1

有几个问题。首先，每次调用 rand() 时都会获得不同的值，因此三个测试都可能没有通过。您应该调用一次 rand() 并保存该值。

其次，没有任何东西可以保证在对 rand() 的 NxN 次调用之后，您将获得所需数量的 1 和 2。因此外环是必要的。您还应该保留从一个迭代到下一个迭代的已经填充的方 block ，因为可能需要很长时间才能达到产生足够多的一个和两个的迭代。

第三，这种方法偏向于网格开头的方 block 。它不会以相同的概率在 400 个正方形上给出 100 只 Ant 和 5 只涂鸦虫的所有可能分布中的一种。

正确的做法是:

将网格视为一维数组。首先按顺序用 100 只 Ant 、5 只涂鸦虫和空白空间填充它。然后执行 random shuffle数组的。

此过程将以相等的概率返回网格上 Ant 和涂鸦的每个可能分布。