C:
גירוד מספרים אקראיים

איך לעשות:

ב-C, ניתן לייצר מספרים אקראיים באמצעות הפונקציה rand(), שהיא חלק מספריית התקן של C <stdlib.h>. כברירת מחדל, rand() מייצרת מספרים פסבדו-אקראיים בטווח מ-0 עד RAND_MAX (קבוע המוגדר ב-<stdlib.h>). לשם שליטה גבוהה יותר על הטווח, מתכנתים יכולים לתמרן את הפלט של rand().

להלן דוגמא פשוטה של ייצור מספר אקראי בין 0 ל-99:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // עבור rand() ו-srand()
#include <time.h>   // עבור time()

int main() {
    // זריעת גנרטור המספרים האקראיים
    srand((unsigned) time(NULL));

    // יצירת מספר אקראי בין 0 ל-99
    int randomNumber = rand() % 100;

    printf("מספר אקראי: %d\n", randomNumber);

    return 0;
}

תוצאת הדוגמה עשויה להשתנות בכל פעם שתריץ את התוכנית הזו:

מספר אקראי: 42

לצורך יצירת מספרים אקראיים בטווח שונה, ניתן להתאים את אופרטור המודולו (%) בהתאם. לדוגמה, rand() % 10 יוצר מספרים בין 0 ל-9.

חשוב לציין, שזריעת גנרטור המספרים הפסבדו-אקראיים (srand()) עם הזמן הנוכחי (time(NULL)) מבטיחה סדרות שונות של מספרים אקראיים בין הפעלות תוכנית. בלי זריעה (srand()), rand() היתה מייצרת את אותה הסדרה של מספרים בכל פעם שהתוכנית רצה.

צלילה עמוקה

הפונקציה rand() והתכנונית אשר מזריעה אותה srand(), הינן חלק מספריית התקן של C עשורים רבים. הן מבוססות על אלגוריתמים המייצרים סדרות של מספרים שנראות רק כאילו הן אקראיות – ומכאן המונח “פסבדו-אקראיות”. האלגוריתם המשמש ב-rand() הוא בדרך כלל גנרטור קונגרואלי לינארי (LCG).

למרות ש-rand() ו-srand() מספיקות עבור רבים מהיישומים, ידועות להן מגבלות, במיוחד בנוגע לאיכות האקראיות והניתנות לחיזוי. עבור יישומים הדורשים אקראיות באיכות גבוהה, כמו פעולות קריפטוגרפיות, יש לשקול חלופות כגון /dev/random או /dev/urandom (במערכות הפעלה דמויות Unix), או API-ים המוצעים על ידי ספריות קריפטוגרפיות.

עם תחילתו של C11, התקן ISO C כלל כותרת חדשה, <stdatomic.h>, המציעה שליטה מדויקת יותר עבור פעולות מקבילות, אך לא באופן ישיר קשורה לאקראיות. לצורך אקראיות אמיתית ב-C, מפתחים לעיתים קרובות פונים לספריות ספציפיות לפלטפורמה או חיצוניות שמציעות אלגוריתמים טובים יותר או מנצלות מקורות אנטרופיה בחומרה.

זכור, כי בעוד rand() משמשת כאמצעי פשוט ונגיש לייצור מספרים פסבדו-אקראיים, השימושים שלה ביישומים מודרניים מוגבלים על ידי האיכות והניתנות לחיזוי של הפלט שלה. כאשר פתרונות יותר עמידים נדרשים, בעיקר ליישומים עם מודעות אבטחה, מומלץ לחקור מעבר לספריית התקן.