Книги
C
Глава 3. Числа
Генерация случайных чисел

C:
Генерация случайных чисел

Как:

В C случайные числа можно генерировать с использованием функции rand(), которая является частью стандартной библиотеки C <stdlib.h>. По умолчанию rand() производит псевдослучайные числа в диапазоне от 0 до RAND_MAX (константа, определенная в <stdlib.h>). Для более точного контроля над диапазоном программисты могут манипулировать выводом rand().

Вот простой пример генерации случайного числа от 0 до 99:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // Для rand() и srand()
#include <time.h>   // Для time()

int main() {
    // Инициализация генератора случайных чисел
    srand((unsigned) time(NULL));

    // Генерация случайного числа от 0 до 99
    int randomNumber = rand() % 100;

    printf("Случайное число: %d\n", randomNumber);

    return 0;
}

Пример вывода может отличаться при каждом запуске программы:

Случайное число: 42

Чтобы генерировать случайные числа в другом диапазоне, можно соответствующим образом настроить оператор остатка от деления (%). Например, rand() % 10 генерирует числа от 0 до 9.

Важно отметить, что инициализация генератора псевдослучайных чисел (srand() вызов) с использованием текущего времени (time(NULL)) обеспечивает различные последовательности случайных чисел при выполнении программы. Без инициализации (srand()), rand() будет производить одну и ту же последовательность чисел каждый раз при запуске программы.

Углубляемся

Функция rand() и ее функция инициализации srand() являются частью стандартной библиотеки C на протяжении десятилетий. Они основаны на алгоритмах, генерирующих последовательности чисел, которые только кажутся случайными—отсюда термин “псевдослучайные”. Основной алгоритм в rand() обычно является генератором линейных конгруэнций (LCG).

Хотя rand() и srand() достаточны для многих приложений, они имеют известные ограничения, особенно в отношении качества случайности и потенциальной предсказуемости. Для приложений, требующих высококачественной случайности, таких как криптографические операции, следует рассмотреть альтернативы, такие как /dev/random или /dev/urandom (на системах, подобных Unix), или API, предоставляемые криптографическими библиотеками.

С введением C11, в стандарт ISO C был включен новый заголовочный файл, <stdatomic.h>, предлагающий более тонкое управление для параллельных операций, но не прямо касающийся случайности. Для достижения истинной случайности на C разработчики часто обращаются к специфичным для платформы или внешним библиотекам, которые предлагают лучшие алгоритмы или используют источники энтропии аппаратуры.

Помните, что хотя rand() служит простым и доступным средством для генерации псевдослучайных чисел, его использование в современных приложениях ограничено качеством и предсказуемостью его вывода. Когда требуются более надежные решения, особенно для приложений, ориентированных на безопасность, настоятельно рекомендуется исследовать возможности за пределами стандартной библиотеки.

Округление чисел