C言語で乱数の作成

この記事では、C言語で乱数を作成する方法について記載する。

1. 目的

　・C言語で乱数(ランダムな数値)を生成する方法について記載する。

C言語で乱数の作成

2. 乱数を作成する方法

　2.1数値を文字列に変換する関数

　・rand関数

　・必要ヘッダファイル：stdib.h

　2.2 使用方法：rand 関数

　(1) rand関数を実行し、その値を変数に入れる。

rand();

　2.3　プログラム作成(rand関数)

乱数の作成

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void){
    // Your code here!
    printf("%d",rand());
}

実行結果：https://paiza.io/projects/_zR7scEbuLgiFpkIFtOBYg?language=c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void){
    // Your code here!
    int a;
    a = rand();
    printf("a=%d",a);
}

実行結果：https://paiza.io/projects/_zR7scEbuLgiFpkIFtOBYg?language=c

※ただ、これだけだとrandで生成される値は、何回実行しても同じ乱数が生成される。

　実行ごとに違う乱数を生成する場合は、初期化する必要がある。

3. 乱数の初期化方法

　3.1　乱数を初期化する関数

　・srand関数とtime関数

　・必要ヘッダファイル：time.h

srand(time(NULL));

　3.2　プログラムの作成(乱数作成と初期化)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void){
    // Your code here!
    int a;
    ///現在の時間で乱数を初期化
    srand(time(NULL));
    a = rand();
    printf("a=%d",a);
}

結果：https://paiza.io/projects/0LnhcM3ene771mtBYxDjxw?language=c

　※現在の時間で乱数を初期化することにより、

　　作成する乱数が、実行するごとに変化する。

　3.3　プログラムの作成(time関数の確認)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void){
    // Your code here!
    int a;
    time_t t;
    ///現在の時間で乱数を初期化
    srand((unsigned)time(&t));
    a = rand();
    
    printf("a=%d\n",a);
    printf("time=%d\n",t);
}

結果：https://paiza.io/projects/Mr2Z7eCehnJcomoPWftuLQ?language=c

time関数では、1970年1月1日0時0分0秒（UTC）からの経過秒数が出力される。

4. 乱数の最大値について

　・rand関数で生成される数値の最大値は、stdlib.hのRAND_MAXで設定されている。

　4.1　プログラム作成(乱数の最大値の確認)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void){
    // Your code here!
    int a =RAND_MAX;
    printf("a=%d",a);
}

実行結果：https://paiza.io/projects/b1IKtqD81NMe0n-Os5eOeg?language=c

　4.2　プログラム作成(乱数の数値範囲を設定する)

　・0～100までの乱数を生成するプログラム。

　・aの値が0～100までの乱数が入力される。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void){
    // Your code here!
    srand(time(NULL));
    int a = 100.0*rand()/(RAND_MAX);
    printf("a=%d\n",a);    
    
#if 0
    int ran = rand();
    int ranmax = RAND_MAX;
    int a2 = 100.0*ran/(ranmax);
    printf("a2=%d\n",a2);
    printf("%d\n",ran);
    printf("%d\n",ranmax);
#endif
}

結果：https://paiza.io/projects/t2Tb2-nVqqOSQyFqIW7IcQ?language=c

　4.3　プログラム作成(乱数の数値範囲を設定する2)

　・50～1000までの乱数を生成するプログラム。

　・aの値が50～1000までの乱数が入力される。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void){
    // Your code here!
    float min = 50.0;
    float max =1000.0;
    int a;
    
    srand(time(NULL));
#if 1
    for(int i=0;i<10;i++){
        a = min+((max-min)*rand())/(RAND_MAX);
        printf("a=%d\n",a);  
    }
#else   
    //以下でも算出可能
    for(int i=0;i<10;i++){
        a = min + rand() % (int)(max - min + 1);
        printf("a=%d\n",a);  
    }
#endif
}