C语言实现随机数生成与直方图绘制教程

标题中“20_生成随机数_直方图_”涉及的是在C语言环境下，编写程序来生成随机数，并且根据这些随机数绘制直方图。描述中指明了使用C语言来实现这一目标。标签“生成随机数 直方图”则是在强调这两个关键知识点。而文件名“20.c”表明这可能是一个具体的C语言源代码文件，用于实现上述功能。 在C语言中生成随机数通常使用`rand()`函数，该函数属于标准库中的stdlib.h头文件。`rand()`函数可以生成一系列的随机数，但这些随机数实际上是伪随机数，它们是由一定的算法计算出来的，但由于算法足够复杂，因此在一般应用中可以认为是随机的。 要让`rand()`函数每次执行时生成不同的随机数序列，通常会与` srand()`函数配合使用。`srand()`函数接受一个整型参数（种子），这个种子用来初始化随机数生成器的算法。如果每次都使用相同的种子来调用`srand()`，那么`rand()`生成的随机数序列将会是相同的，这就失去了随机性。通常情况下，我们会选择一个变化的值作为种子，比如当前时间。 下面是一段基本的C语言代码来生成随机数： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> // 引入时间库 int main() { // 初始化随机数生成器 srand((unsigned int)time(NULL)); // 生成一个随机数 int randomNumber = rand(); printf("生成的随机数是：%d\n", randomNumber); return 0; } ``` 至于绘制直方图，这通常涉及到字符输出，将随机数的频率分布用图形的方式展示出来。直方图的每一列可以用字符`*`来表示，列的宽度可以表示随机数出现的频率。下面的代码片段展示了如何在控制台输出随机数的直方图： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #define RANGE 100 // 定义随机数范围 int main() { int i, histogram[RANGE] = {0}; // 初始化直方图数组，大小为随机数范围 srand((unsigned int)time(NULL)); // 生成随机数并更新直方图 for (i = 0; i < 1000; ++i) { int randomNumber = rand() % RANGE; histogram[randomNumber]++; } // 输出直方图 for (i = 0; i < RANGE; ++i) { printf("%2d: ", i); // 输出随机数范围 for (int j = 0; j < histogram[i]; ++j) { printf("*"); // 根据频率输出相应的字符 } printf("\n"); } return 0; } ``` 在这段代码中，我们首先定义了一个直方图数组`histogram`，其大小与随机数的范围相同。程序运行时，我们生成了1000个随机数，并根据随机数的值更新直方图数组。最后，程序遍历数组，根据每个索引位置的值，也就是每个随机数出现的次数，输出相应数量的`*`字符来形成直方图。 综上所述，C语言生成随机数并通过控制台绘制直方图是一个典型的编程练习，它不仅能够加深理解随机数生成的原理，也能练习数组的使用和基本的字符输出技巧。通过这种练习，编程初学者可以掌握基本的算法和数据结构应用，并为后续更复杂的项目打下坚实的基础。