2000 年度「計算機基礎論３Ｂ」 乱数で遊ぼう

「乱数」とは、 サイコロを繰り返し振って出た数を並べたような無規則な数の列のことです。 Ｃ言語には rand() という、乱数を発生させる関数が備わっています。 rand() は int 型を返す関数で、 0 から RAND_MAX までの整数をランダムに返します。 引数はありません。

※ 定数 RAND_MAX をプログラムの中で使うには stdlib.h を #include する必要がある。 しかし、rand() が stdlib.h を必要とするので、 よほどアマノジャクなプログラムでなければ RAND_MAX だけのために stdlib.h を #include するようなことはしないだろう。

/*    srand((unsigned int) time(NULL));   /* 現在時刻で乱数の種をセット */ */

/*    srand((unsigned int) time(NULL));   /* 現在時刻で乱数の種をセット */

なお、その行にはまだ説明していないことが使われていますが、 今は説明しないことにします。

== random.c ===================================================================
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>     /* rand(), etc */
#include <time.h>       /* time() */

main() {
    int i;

    printf("RAND_MAX は %d です.\n", RAND_MAX);

    srand((unsigned int)time(NULL));    /* 現在時刻で乱数の種をセット */
    for (i=0; i<20; i++) {              /* 20 個の乱数を発生させ印字 */
        printf("%d ", rand());
    }
    printf("\n");
                                        /* 以下は失敗。なぜだ？ */
    for (i=0; i<20; i++) {
        srand((unsigned int) time(NULL));
        printf("%d ", rand());
    }
    printf("\n");
}
===============================================================================

次のプログラムは、 0 以上 1 以下の乱数を二つ続けて発生させ、 それを平面上の点の座標とみなして、 原点を中心とする半径 1 の四分の一円内にはいる確率から円周率の近似値を出しています。

== pi.c =======================================================================
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>     /* rand() */
#include <time.h>       /* time() */

#define N 30000

main() {
    int i, count;
    double x, y;

    srand((unsigned int)time(NULL));    /* 現在時刻で乱数の種をセット */
    count = 0;
    for (i=0; i<N; i++) {
        x = (double)rand()/RAND_MAX;    /* [0,1] の乱数に変換 */
        y = (double)rand()/RAND_MAX;
        if (x*x + y*y <= 1) {           /* 四分の一円内にあればカウント */
            count++;
        }
    }
    printf("円周率は約 %f です.\n", (double)4*count/N);
}
===============================================================================

1 から 6 までの乱数を発生させるには 「rand() % 6 + 1」とすればよいでしょう。 これでは 1 から 6 までが同じ確率で出ない場合もありますが、 誤差は小さいのでゲームなどに使う分には構わないでしょう。

みなさんが小学生を教えていると仮定して、 乱数を利用して 「３桁×３桁」の掛け算の問題を出すプログラムを書いてみませんか？　 （課題ではありません。）

     325
  × 283
 --------

     325
  × 283
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     975
   2600
   650
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   91975