$random 函数的使用规则

$random 函数是 Verilog 中用于生成随机数的函数，其生成的随机数是符号位为 0 或 1 的 32 位有符号整数。下面是 $random 函数的使用规则：

1. $random 函数可以在模块、任务、函数、initial块或always块中使用。
2. $random 函数不需要传入任何参数，每次调用时都会生成一个新的随机数。
3. 如果需要生成相同的随机序列，可以使用 $srandom 函数设置随机数种子，$srandom 函数需要传入一个整数参数作为随机数种子。
4. $random 函数生成的随机数是有符号整数，可以使用 $signed 函数将其转换为有符号数。
5. 当仿真停止时，$random 函数生成的随机数序列也会停止，下次运行仿真时会生成一个新的随机数序列。

以下是一个简单的例子，展示如何使用 $random 函数生成随机整数：

module random_test;
  integer random_number;

  initial begin
    // 生成 10 个随机数
    repeat (10) begin
      random_number = $random;
      $display("Random number is %d", random_number);
    end
    $finish;
  end
endmodule

在上面的代码中，我们使用 $random 生成了 10 个随机整数，并将其打印到控制台上。

相关问题

创建一个乱序列表： import random list_demo = list(range(1000)) list_demo.shuffle() 然后把列表按照元素从小到大的顺序排序，不能使用sort函数，不能使用reverse函数不使用冒泡排序

### 回答1：
可以使用归并排序来对乱序列表进行排序，以下是示例代码：

import random

def merge(left, right):
    result = []
    i, j = 0, 0
    while i < len(left) and j < len(right):
        if left[i] < right[j]:
            result.append(left[i])
            i += 1
        else:
            result.append(right[j])
            j += 1
    result += left[i:]
    result += right[j:]
    return result

def merge_sort(lst):
    if len(lst) <= 1:
        return lst
    mid = len(lst) // 2
    left = merge_sort(lst[:mid])
    right = merge_sort(lst[mid:])
    return merge(left, right)

list_demo = list(range(1000))
random.shuffle(list_demo)

sorted_list = merge_sort(list_demo)
print(sorted_list)

首先定义一个`merge`函数，用于合并两个有序列表，然后定义`merge_sort`函数，用于归并排序。其中`merge_sort`函数递归地将列表拆分成左右两部分，分别进行排序并合并，直到列表长度为1或0时返回。

最后使用`random.shuffle`函数生成一个乱序列表`list_demo`，并对其进行排序并打印输出。

### 回答2：
要按照元素从小到大的顺序对乱序列表进行排序，不能使用sort函数、reverse函数以及冒泡排序算法，我们可以使用归并排序来实现。

归并排序的思路是将列表递归地分成左右两个子列表，分别对左右子列表进行排序，最后再将排序好的左右子列表合并成一个有序列表。

代码如下：

def merge_sort(lst):
    if len(lst) <= 1:
        return lst
    
    mid = len(lst) // 2  # 找到中间位置
    left = lst[:mid]  # 分割为左子列表
    right = lst[mid:]  # 分割为右子列表
    
    left = merge_sort(left)  # 递归地对左子列表排序
    right = merge_sort(right)  # 递归地对右子列表排序

    return merge(left, right)  # 合并左右子列表
    

def merge(left, right):
    merged = []
    i = j = 0
    
    while i < len(left) and j < len(right):
        if left[i] < right[j]:
            merged.append(left[i])
            i += 1
        else:
            merged.append(right[j])
            j += 1
            
    while i < len(left):
        merged.append(left[i])
        i += 1
        
    while j < len(right):
        merged.append(right[j])
        j += 1
    
    return merged


import random

list_demo = list(range(1000))
random.shuffle(list_demo)

sorted_list = merge_sort(list_demo)
print(sorted_list)

首先，我们定义了两个函数merge_sort和merge。merge_sort函数用来递归地分割和排序左右子列表；merge函数用来合并两个有序子列表。

我们先将列表分割为左右两个子列表，然后对左右子列表分别调用merge_sort函数进行排序。在merge_sort函数中，当子列表长度小于等于1时，就返回该子列表，作为递归的终止条件。接着，我们将递归排序后的左右子列表通过merge函数合并成一个有序的列表。merge函数中，我们使用两个指针i和j来分别指向左右子列表的元素，比较大小后依次将较小的元素添加到合并后的列表中，再依次将剩余的元素添加到合并后的列表中。

最终，我们得到的sorted_list就是按照元素从小到大排序的有序列表。

### 回答3：
创建一个乱序列表：

import random

list_demo = list(range(1000))
random.shuffle(list_demo)

要按照元素从小到大的顺序排序列表，但不能使用`sort`函数、`reverse`函数和冒泡排序方法。

一种可行的解决方法是使用选择排序法（Selection Sort）来实现。选择排序法规定，每次从剩余的列表中选择出最小的元素，然后将其放在已排序部分的末尾。

编写代码如下：

import random

def selection_sort(lst):
    n = len(lst)
    for i in range(n):
        min_idx = i
        for j in range(i+1, n):
            if lst[j] < lst[min_idx]:
                min_idx = j
        lst[i], lst[min_idx] = lst[min_idx], lst[i]

list_demo = list(range(1000))
random.shuffle(list_demo)

selection_sort(list_demo)
print(list_demo)

上述代码首先定义了一个名为`selection_sort`的函数，该函数使用选择排序算法来对列表进行排序。然后，函数会遍历未排序部分，找到最小元素的索引，并与当前位置元素交换位置，以实现排序操作。

最后，我们调用`random.shuffle()`函数来将列表打乱顺序，然后调用`selection_sort()`函数对乱序列表进行排序。最终输出的结果是从小到大排列的列表。

5.利用random模块功能产生随机数，实现一个抽奖小程序。程序要求如下： （1）自行设置抽奖规则，及等级； （2）用函数实现抽奖规则，并有提示； （3）使用循环，实现多次调用抽奖规则函数来抽奖，同时存储每次抽奖的结果。

好的，以下是一个简单的抽奖小程序：

import random

def lottery():
    # 自行设置抽奖规则和等级
    prizes = {
        1: "一等奖",
        2: "二等奖",
        3: "三等奖",
        4: "谢谢参与"
    }
    
    # 抽奖
    prize = random.choices(list(prizes.keys()), weights=[1, 2, 3, 94], k=1)[0]
    
    # 提示用户抽到了哪个奖项
    print("恭喜你，你抽到了{}！".format(prizes[prize]))
    
    # 返回奖项
    return prizes[prize]

# 存储每次抽奖的结果
results = []
while True:
    input("按 Enter 键抽奖：")
    result = lottery()
    results.append(result)
    print("已抽奖{}次，中奖记录为：{}".format(len(results), results))

这个抽奖程序中，我们使用了 `random.choices` 函数来进行抽奖，其中传入了奖项列表、每个奖项的权重和要抽取的奖项数量（本程序只抽取一个奖项）。权重的设定可以根据实际情况进行调整。同时，我们使用了一个 `while` 循环来实现多次调用抽奖函数，每次抽奖的结果都存储在 `results` 列表中，并且在每次抽奖后展示所有中奖记录。