用C语言写一个生成梅森旋转随机数

梅森旋转算法是一种常见的伪随机数生成算法，其原理是通过一系列位运算和循环移位操作来生成随机数。下面是一个用C语言实现的梅森旋转随机数生成器：

#include <stdint.h>

#define N 624
#define M 397
#define MATRIX_A 0x9908b0dfUL
#define UPPER_MASK 0x80000000UL
#define LOWER_MASK 0x7fffffffUL

static uint32_t mt[N];
static int mti = N + 1;

void init_genrand(uint32_t seed)
{
    mt[0] = seed;
    for (mti = 1; mti < N; mti++) {
        mt[mti] = 1812433253UL * (mt[mti-1] ^ (mt[mti-1] >> 30)) + mti;
    }
}

void generate_numbers()
{
    int i;
    uint32_t y;
    static uint32_t mag01[2] = {0x0UL, MATRIX_A};

    for (i = 0; i < N; i++) {
        y = (mt[i] & UPPER_MASK) | (mt[(i+1) % N] & LOWER_MASK);
        mt[i] = mt[(i+M) % N] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
    }
    mti = 0;
}

uint32_t extract_number()
{
    if (mti >= N) {
        generate_numbers();
    }

    uint32_t y = mt[mti++];
    y ^= (y >> 11);
    y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680UL;
    y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
    y ^= (y >> 18);

    return y;
}

这个实现中，我们使用了一个624个元素的数组 `mt` 来存储当前的状态，用 `mti` 来记录当前状态的位置。在 `init_genrand` 函数中，我们初始化了这个数组，以 `seed` 为种子生成初始状态。然后，在 `generate_numbers` 函数中，我们使用了梅森旋转算法来更新状态数组。最后，在 `extract_number` 函数中，我们根据当前状态生成一个随机数，并更新状态位置。

要使用这个随机数生成器，可以按照以下方式调用：

init_genrand(12345);

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    uint32_t rand_num = extract_number();
    printf("%u\n", rand_num);
}

这个例子中，我们以 `12345` 为种子初始化了随机数生成器，并生成了10个随机数。