Książki
C
Rozdział 3. Liczby
Generowanie liczb losowych

C:
Generowanie liczb losowych

Jak to zrobić:

W języku C losowe liczby można generować za pomocą funkcji rand(), która jest częścią standardowej biblioteki C <stdlib.h>. Domyślnie rand() produkuje liczby pseudolosowe w zakresie od 0 do RAND_MAX (stała zdefiniowana w <stdlib.h>). Aby mieć więcej kontroli nad zakresem, programiści mogą manipulować wynikiem funkcji rand().

Oto prosty przykład generowania losowej liczby między 0 a 99:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // Dla rand() i srand()
#include <time.h>   // Dla time()

int main() {
    // Zasiew generatora liczb losowych
    srand((unsigned) time(NULL));

    // Generowanie losowej liczby między 0 a 99
    int randomNumber = rand() % 100;

    printf("Random Number: %d\n", randomNumber);

    return 0;
}

Przykładowy wynik może się różnić za każdym razem, gdy uruchamiasz ten program:

Random Number: 42

Aby generować losowe liczby w innym zakresie, możesz odpowiednio dostosować operator modulo (%). Na przykład, rand() % 10 generuje liczby od 0 do 9.

Ważne jest, aby zauważyć, że zasiewanie generatora pseudolosowego (srand()) bieżącym czasem (time(NULL)) zapewnia różne sekwencje liczb losowych przy różnych wykonaniach programu. Bez zasiewania (srand()), rand() wyprodukowałaby tę samą sekwencję liczb za każdym razem, gdy program jest uruchamiany.

Zagłębienie się

Funkcja rand() oraz jej odpowiednik do zasiewania srand() są częścią standardowej biblioteki C od dziesięcioleci. Oparte są na algorytmach, które generują sekwencje liczb, które tylko wydają się być losowe – stąd termin “pseudolosowe”. Podstawowy algorytm w rand() to zazwyczaj generator liniowy kongruentny (LCG).

Chociaż rand() i srand() są wystarczające dla wielu aplikacji, mają znane ograniczenia, szczególnie dotyczące jakości losowości i potencjalnej przewidywalności. W przypadku aplikacji wymagających wysokiej jakości losowości, takich jak operacje kryptograficzne, należy rozważyć alternatywy takie jak /dev/random lub /dev/urandom (w systemach podobnych do Unix), lub API dostarczane przez biblioteki kryptograficzne.

Z wprowadzeniem C11, standard ISO C zawierał nowy nagłówek, <stdatomic.h>, oferujący bardziej wyrafinowaną kontrolę nad operacjami współbieżnymi, ale nie dotyczący bezpośrednio losowości. Dla prawdziwej losowości w C, deweloperzy często zwracają się ku specyficznym dla platformy lub zewnętrznym bibliotekom, które oferują lepsze algorytmy lub korzystają z źródeł entropii sprzętowej.

Pamiętaj, że chociaż rand() służy jako proste i dostępne środki do generowania liczb pseudolosowych, jego zastosowania w nowoczesnych aplikacjach są ograniczone przez jakość i przewidywalność jego wyników. Kiedy wymagane są bardziej solidne rozwiązania, zwłaszcza w aplikacjach wymagających bezpieczeństwa, zdecydowanie zaleca się szukanie rozwiązań poza standardową biblioteką.

Zaokrąglanie liczb