計算機中的隨機函數(shù)-計算機論文發(fā)表

摘要：隨機函數(shù)是計算機科學數(shù)學函數(shù)中較難理解和使用的一個，本文根據(jù)教學實踐談談對隨機函數(shù)及其應用的認識和體會。

一、隨機數(shù)與隨機函數(shù)的概念

所謂隨機數(shù)（Random）是指事先不能確定的數(shù)，只有當相應的事件發(fā)生后其值才能確定。自然界和社會生活中存在著大量的隨機現(xiàn)象和隨機事件。臂如，拋5分錢硬幣，我們事先不能確定結(jié)果是正面朝上還是反面朝上，只有當錢幣被拋下后，我們才知道是正面朝上還是反朝上。

既然事先不能確定隨機數(shù)的值，那么這樣說來，隨機數(shù)是不是就不可捉摸了呢？答案是否定的。經(jīng)過大量觀察和科學試驗發(fā)現(xiàn)，隨機數(shù)是有規(guī)律可循的，它遵循兩條規(guī)律：①有一定的取值范圍。拋硬幣的結(jié)果無非是正面或反面朝上，不會出現(xiàn)在這之外的結(jié)果，也就是取值范圍是{X|X=“正面” OR  X=“反面”}。②當大量發(fā)生時隨機數(shù)的分布是均勻的。當我們拋硬幣的次數(shù)較少時，統(tǒng)計出的出現(xiàn)“正面”和“反面“的次數(shù)會相差較大，但當拋下的次數(shù)較大（如拋下10000次）時，統(tǒng)計出的出現(xiàn)“正面”和“反面“的次數(shù)會相差較小，我們可以組織學生進行這樣的有趣試驗。有試驗表明當拋下10000次時，“正面”和“反面”各出現(xiàn)4978次和5022次，與均勻數(shù)字10000/2（5000）相差22，占0.44%（22/5000）,從圖1直觀地看代表“正面”和“反面”的兩根數(shù)據(jù)條一樣高，達到了“均勻”。

計算機中，采用模擬的方法運用隨機函數(shù)產(chǎn)生隨機數(shù)。不同的計算機軟件產(chǎn)生的隨機數(shù)方式、函數(shù)名有所不同，但都遵循隨機數(shù)的上述兩條規(guī)律。

例如，在EXCEL中，隨機函數(shù)RAND（）產(chǎn)生的隨機數(shù)滿足：①0≤RAND()＜1 即取值范圍為[0,1）。 ②當大量調(diào)用時產(chǎn)生的隨機數(shù)均勻分布。

參照圖2。圖2中的數(shù)據(jù)來源于表1。當產(chǎn)生的隨機數(shù)是4行、11列共44個（4*11）時，從相應的圖表可直觀地看出數(shù)據(jù)的分布不均勻。

當產(chǎn)生的隨機數(shù)擴展到73行、11列共803個（73*11）時，從相應的圖3可直觀地看出數(shù)據(jù)呈均勻分布狀態(tài)。可以預測數(shù)據(jù)俞多，其分布俞均勻。

掌握了隨機數(shù)和隨機函數(shù)的規(guī)律，我們就可以運用計算機解決許多實際問題，如隨機抽取試題、考試選題單的制作、隨機搖號、數(shù)學測試題、游戲中的隨機事件等等。

二、隨機函數(shù)的應用

示例  創(chuàng)建一個命名為MR.XLS的EXCEL文檔，在其中創(chuàng)建一個名為MR的宏，快捷鍵為CTRL+SHIFT+R，功能為產(chǎn)生一個三位整數(shù)。

分析：問題的實質(zhì)就是要構(gòu)造一個數(shù)學式子，產(chǎn)生整數(shù)區(qū)間[100，1000）。EXCEL提供了隨機函數(shù)RAND（）。因為0≤RAND（）＜1，所以左中右三邊同乘（1000-100），得到：0*（1000-100）≤（1000-100）* RAND（）＜1*（1000-100），即0≤（1000-100）* RAND（）＜1000-100。從而，不等式左中右三邊同時加100，得到：100≤100+（1000-100）* RAND（）＜1000。所以INT（100+（1000-100）* RAND（））即達到問題的要求。

操作步驟（采用EXCEL2003）：

第一步：打開EXCEL，新建工作薄，保存為MR.XLS。

第二步：選擇“工具”菜單，從彈出的菜單中選中“宏”，再從中選擇下一級菜單“錄制新宏”，進入“錄制新宏”會話框。

第三步：在“錄制新宏”會話框中設置各參數(shù)：宏名為“MR”，快捷鍵為CTRL+SHIFT+R，保存在為“當前工作薄”，選擇“確定”，進入宏錄制現(xiàn)場。

第四步：在當前單元格中輸入“= INT（100+（1000-100）* RAND（））”。

第五步：選擇宏錄制工具條上“停止”按鈕。整個錄制工作結(jié)束。

高級程序設計語言中隨機數(shù)函數(shù)的使用關(guān)鍵常涉及到區(qū)間構(gòu)造問題。一般地，區(qū)間[a，b)可以通過如下式子得到：a+（b-a）* RAND（）。其中， a是區(qū)間的起點，b是區(qū)間的終點，b-a 是區(qū)間的長度。要得到整數(shù)區(qū)間[a，b)，用以下式子可得：INT（a+（b-a）* RAND（））。具體例子不再贅述。