C++程序测试（随机数生成+时间记录）

本文链接： https://blog.csdn.net/Africa_South/article/details/102417767

文章目录

1.随机数生成

1.1 随机数发生器 rand()
1.2 随机数种子

2.时间记录

2.1 clock（）计时函数
2.2 每秒的时钟单元数

3.程序正确性证明

1.随机数生成

1.1 随机数发生器 rand()

包含在头文件<stdlib.h>中的函数rand()可生成一个随机数，其有以下特点：

其形式 int rand(void) 内部使用线性同余法产生随机数，是“伪随机数”，只不过是因为其周期特别长，所以有一定的范围里可看成是随机的
它生成一个闭区间[0，RAND_MAX]内的均匀随机整数，即该区间内每个整数被随机获取的概率相同，其中RAND_MAX至少为 $32767(2^15-1)$ ，不同环境可能不同。
如果需要产生 $[0,n]$ 之间的随机数，若 $n < RAND_MAX$ ，则可以使用 rand() % n，但是不一定是均匀的
若 $n > RAND_MAX$ ，则可以使用 $rand() / RAND_MAX * n$ ，即先除以 RAND_MAX进行归一化，再乘以n进行四舍五入，但是存在误差。

1.2 随机数种子

rand()产生的是假随机数字，每次执行时是相同的。若要不同,以不同的值来初始化它.初始化的函数就是 srand()。
包含在头文件<stdlib.h>中的函数rsand(int)初始化随机数种子，配合rand()使用。
需要随机数的程序在最开始时一般会执行一次srand（time（NULL）），目的是初始
化“随机数种子”。而种子不同，rand()每次产生的随机数序列就会不同。
如果不调用srand而直接使用rand( )，相当于调用过一次srand（1），因此程序每次执行时，将得到同一套随机数
其中在<time.h>中的time()函数将会返回自UTC时间1970年1月1日0点以来经过的“秒数”，每秒变化一次，将其作为srand()的参数，则会随机化不同的种子。

2.时间记录

2.1 clock（）计时函数

在<time.h>中的clock()函数返回从“开启这个程序进程”到“程序中调用clock()函数”时之间的CPU时钟计时单元（clock tick）数，在MSDN中称之为挂钟时间（wal-clock）。

#ifndef _CLOCK_T_DEFINED
typedef long clock_t;
#define _CLOCK_T_DEFINED
#endif

clock_t clock(void); // 返回长整型

2.2 每秒的时钟单元数

在<time.h>中还定义了一个常量CLOCKS_PER_SEC，表示一秒钟的时钟计时单元数，

#define CLOCK_PER_SEC ((clock_t)1000)
#define CLK_TCK CLOCK_PER_SEC

所以clock() / CLOCKS_PER_SEC就是经过的秒数。

 //计算一段程序运行的时间
 #include<iostream>
 #include<ctime>
 using namespace std;
 int main()
 {
      clock_t startTime,endTime;
      startTime = clock();//计时开始
      for (int i = 0; i < 2147483640; i++)
     {
         i++;
     }
     endTime = clock();//计时结束
     cout << "The run time is: " <<(double)(endTime - startTime) / CLOCKS_PER_SEC << "s" << endl;
     system("pause");
     return 0;
 }

3.程序正确性证明

我们下面写一段程序来验证C++中STL的sort()排序的正确性以及时间。

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<vector>
#include<stdlib.h>
#include<ctime>
#include<cassert>
#include<algorithm>

using namespace std;

const int maxn = 1e+6; // 生成的随机数数目

void fill_random_int(vector<int>& v, int cnt) {
	// 生成cnt个随机数
	for (int i = 0; i < cnt; i++)
		v.push_back(rand());
}
void test_sort(vector<int>& v) {
	// 测试排序函数
	sort(v.begin(), v.end());
	for (int i = 0; i < v.size() - 1; i++) {
		assert(v[i] <= v[i + 1]);
	}
}
int main() {
	vector<int> v;
	int time1 = clock();
	fill_random_int(v, maxn);
	int time2 = clock();
	printf("随机数生成时间%.2fs\n", (double)(time2 - time1) / CLOCKS_PER_SEC);
	test_sort(v);
	int time3 = clock();
	printf("测试时间%.2fs\n", (double)(time3 - time2) / CLOCKS_PER_SEC);
	return 0;
}

其中，我们用到动态断言assert(条件)，当条件为真时无变化，当条件为假时终止程序并给出错误提示。