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使用 C 语言产生正态分布的随机数

程序员文章站 2024-03-25 21:27:40
...

在 MATLAB 当中,产生随机数是一件很容易的事情。但是在 C 语言中,则需要自己编程。我修改了《常用算法程序集(C语言描述)》这本书中相关的源代码,并将产生的随机数数列保存在 record.txt 文件中,使用 MATLAB 画出直方图验证了程序的正确性。关于代码的解释,之后再补充。C 语言代码如下:

// C语言产生正态分布随机数的源代码
#include "stdio.h"

double grn1(double u,double g,double *r)  //产生单个随机数
{
	int i,m;
	double s,w,v,t;
	s=65536.0; 
	w=2053.0; 
	v=13849.0;
	t=0.0;
	for (i=1; i<=12; i++)
	{ 
        *r=(*r)*w+v; 
	    m=(int)(*r/s);
		*r=*r-m*s; 
		t=t+(*r)/s;
	}
	t=u+g*(t-6.0);
	return(t);
	
}

void grns(double u,double g,double *r,int n,double a[])   //产生随机数数列
{
	int i,k,m;
	double s,w,v,t;
	s=65536.0; 
	w=2053.0; 
	v=13849.0;
	for (k=0; k<=n-1; k++)
	{ 
		t=0.0;
		for (i=1; i<=12; i++)
		{ 
			*r=(*r)*w+v; 
			m=(int)(*r/s);
			*r=*r-m*s; 
			t=t+(*r)/s;
		}
		a[k]=u+g*(t-6.0);
	}
    return;
}

void main(void)
{ 
	//这个代码是产生单个随机数的
	/*
	int i,j;
	double u,g,r;
	double rand_num;
	r=5.0; u=1.0; g=1.5;
	printf("\n");
	for (i=0; i<=9; i++)
	{ 
		for (j=0; j<=4; j++)
		{
			rand_num = grn1(u,g,&r);
			printf("%10.7lf  ",rand_num);
		}
	    printf("\n");
	}
	printf("\n");
	*/

	//下面的代码是产生随机数数列的
	int i,j;
    double u,g,r,a[30000];  //a数列用来存储产生的随机数
	FILE *fp;
    r=3.0; //设定随机数产生的种子
	u=1.0; //正态分布的均值
	g=1.5; //正态分布的方差为g的平方
    printf("\n");
    grns(u,g,&r,30000,a);

	fp = fopen("record.txt","w");
    for (i=0; i<=2999; i++)
    { 
		for (j=0; j<=9; j++)
	    {
			if (j==9)
			{
			    printf("%10.7lf",a[i*5+j]);
		        fprintf(fp,"%10.7lf",a[i*5+j]);  //保存到record.txt文件中,便于MATLAB画图
			}else{
			    printf("%10.7lf ",a[i*5+j]);
		        fprintf(fp,"%10.7lf ",a[i*5+j]);
			}
	    }
        printf("\n");
		fprintf(fp,"\n");
    }
    printf("\n");
	fclose(fp);
	getchar();
}

通过上述的代码,就可以在程序所在目录下的 record.txt 文件中保存下来产生的 30000 个随机数,文本文件中的内容是这样的:
使用 C 语言产生正态分布的随机数
我们在 MATLAB 中写一些代码来统计这些数字。MATLAB 程序如下:

close all;
clear all;
clc;

rand_num = textread('record.txt');
set(0,'defaultfigurecolor','w')
[counts,centers]=hist(rand_num,300);
bar(centers,counts,1);

可以看到输出的统计直方图如下:
使用 C 语言产生正态分布的随机数
从图可以看出,数据大致呈现正态分布,这表明我们的程序是正确的。