「C++小游戏教程」基本技巧(1)——随机化
0. 引言
小游戏中时常要用到随机数，今天就来谈谈这个所谓的“随机”。
1. 随机数 rand()
我们要使用随机数（严格意义上是伪随机）的话，C++ 中就有 rand() 来提供了这一操作。
rand() 返回值是整数。在不同系统的编译器下，返回值的范围不同，我们姑且认为足够我们使用。
设我们要获取数 xxx，逐步推导：
- 当 x∈[0,100]x\in[0,100]x∈[0,100] 时，可以写成
rand()%101； - 当 x∈[1,100]x\in[1,100]x∈[1,100] 时，可以转化为 x′+1(x′∈[0,99])x'+1(x'\in[0,99])x′+1(x′∈[0,99])，写成
rand()%100+1； - 当 x∈[l,r]x\in[l,r]x∈[l,r] 时，可以转化为 x′+l(x′∈[0,r−l])x'+l(x'\in[0,r-l])x′+l(x′∈[0,r−l])，写成
rand()%(r-l+1)+l。
可现实总是不尽如人意：
为什么每次随机出来的序列都是一样的呢？这里我们就要讲到下面的东西了——
2. 设置随机种子 srand()
毕竟是伪随机，所以每次生成的随机序列需要有一个初始的随机种子（无符号整数），srand() 提供了这一操作。
比如设置随机种子为 114514114514114514，可以写成 srand(114514);。
然而——
这意味着种子要随机。
3. 时间 time()
time() 返回从 1970.1.11970.1.11970.1.1 至今的秒数，参数直接填 NULL 或 000（也就是空指针）即可。
设置为种子，也就是 srand(time(0));。
效果显著：
4. 随机排列 random_shuffle()
如果有一个数组 aaa，如何让其进行随机排列呢？
C++ 有函数 random_shuffle()。
参数和用法与 sort() 类似，直接调用即可。
示例代码：
#include
using namespace std;int main()
{srand(time(0)); int n,a[105];cin>>n;for(int i=1;i<=n;i++){cin>>a[i];}random_shuffle(a+1,a+n+1);for(int i=1;i<=n;i++){cout< 效果：
5. 随机基本案例
5-1. 随机 01 矩阵
给定边长 nnn，要求生成一个随机 01 矩阵。
示例代码：
#include
using namespace std;int main()
{srand(time(0)); int n;cin>>n;for(int i=1;i<=n;i++){for(int j=1;j<=n;j++){cout< 效果：
5-2. 随机区间
给定 nnn，要求生成 nnn 个区间 [l,r](l≤r)[l,r](l\le r)[l,r](l≤r)，并且这些区间是 [1,n][1,n][1,n] 的子区间。
每次分别对于 l,rl,rl,r 随机，然后调整 l,rl,rl,r 大小位置。
示例代码：
#include
using namespace std;int main()
{srand(time(0)); int n;cin>>n;for(int i=1;i<=n;i++){int l=rand()%n+1,r=rand()%n+1;if(l>r) swap(l,r);//防止 l>rcout< 效果：
5-3. 随机浮点数
给定 nnn 和 kkk，要求生成 nnn 个 [0,n][0,n][0,n] 的 kkk 位浮点数（不可以有后缀 000）。
分成整数部分和小数部分考虑。
整数部分生成 [0,n][0,n][0,n] 的整数，小数部分生成 kkk 位 [0,9][0,9][0,9] 的数（在位数允许时，可以生成一个 [0,10k−1][0,10^k-1][0,10k−1] 的整数代替小数）。
当然，要特判整数为 nnn 的情况。若小数部分 >0>0>0，就不在 [0,n][0,n][0,n] 内了。
处理后缀 000 时，只要把其存进字符串处理即可。
示例代码：
#include
using namespace std;int main()
{srand(time(0)); int n,k;cin>>n>>k;for(int i=1;i<=n;i++){int d=rand()%(n+1);cout<cout<s+=(char)(rand()%10+48);}while(s[s.size()-1]=='0'&&s.size()>2) s.erase(s.size()-1);//防止后缀 0cout< 效果：
5-4. 随机整数
给定 n,l,r(l,r∈Z,l≤r)n,l,r(l,r\in\mathbb{Z},l\le r)n,l,r(l,r∈Z,l≤r)，要求生成 nnn 个整数 x(x∈[l,r])x(x\in[l,r])x(x∈[l,r])。
可能含有负数，该怎么办呢？
分三类讨论：
- 当 l≤r≤0l\le r\le0l≤r≤0 时，先输出
-，然后生成 [∣r∣,∣l∣][|r|,|l|][∣r∣,∣l∣] 范围的整数。 - 当 l≤0≤rl\le0\le rl≤0≤r 时，先随机 t=0t=0t=0 或 111 来确定符号。
- 当 t=0t=0t=0 时，输出
-，生成 [0,∣l∣][0,|l|][0,∣l∣] 的整数。 - 当 t=1t=1t=1 时，生成 [0,r][0,r][0,r] 的整数。
- 当 t=0t=0t=0 时，输出
- 当 0≤l≤r0\le l\le r0≤l≤r 时，直接生成 [l,r][l,r][l,r] 的整数。
注意以上操作中输出 -0 的情况要处理一下。
示例代码：
#include
using namespace std;int main()
{srand(time(0)); int n,l,r;cin>>n>>l>>r;while(n--){if(l<=r&&r<=0){int d=rand()%(abs(l)-abs(r)+1)+abs(r);if(d) cout<<'-';//防止 -0cout<int f=rand()%2;if(f) cout<int d=rand()%(abs(l)+1);if(d) cout<<'-';//防止 -0cout< 效果：
6. 后记
那这次的介绍到尾声了。有很多像模拟退火、随机调整等随机化算法，在这里不再赘述，感兴趣的读者可以查阅相关资料学习一下。随机化是游戏中重要的操作之一，相信读者已经有所收获，点个赞或者关注我一下吧，谢谢！