Книги
C
Розділ 3. Числа
Генерація випадкових чисел

C:
Генерація випадкових чисел

Як:

У C випадкові числа можуть бути згенеровані за допомогою функції rand(), яка є частиною стандартної бібліотеки C <stdlib.h>. За замовчуванням, rand() виробляє псевдовипадкові числа в діапазоні від 0 до RAND_MAX (константа, визначена в <stdlib.h>). Для більшого контролю над діапазоном програмісти можуть маніпулювати результатом роботи rand().

Ось простий приклад генерації випадкового числа від 0 до 99:

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

int main() {
    // Ініціалізація генератора випадкових чисел
    srand((unsigned) time(NULL));

    // Генерування випадкового числа від 0 до 99
    int randomNumber = rand() % 100;

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

    return 0;
}

Результат може відрізнятися кожного разу, коли ви запускаєте цю програму:

Випадкове число: 42

Щоб згенерувати випадкові числа в іншому діапазоні, ви можете відповідно налаштувати оператор залишку від ділення (%). Наприклад, rand() % 10 генерує числа від 0 до 9.

Важливо зауважити, що ініціалізація псевдовипадкового генератора чисел (виклик srand()) поточним часом (time(NULL)) забезпечує різні послідовності випадкових чисел при різних запусках програми. Без ініціалізації (srand()), rand() продукував би одну й ту ж послідовність чисел кожного разу, коли програму запускають.

Поглиблений Аналіз

Функція rand() та її ініціалізуючий аналог srand() були частиною стандартної бібліотеки C протягом десятиліть. Вони базуються на алгоритмах, що генерують послідовності чисел, які лише здаються випадковими—звідси і термін “псевдовипадкові”. Підставовий алгоритм у rand() зазвичай є лінійним конгруентним генератором (LCG).

Хоча rand() та srand() достатні для багатьох застосувань, вони мають відомі обмеження, особливо щодо якості випадковості та потенційної передбачуваності. Для застосувань, які вимагають високоякісної випадковості, як-от криптографічні операції, слід розглянути альтернативи, такі як /dev/random або /dev/urandom (у системах, схожих на Unix), або API, надані криптографічними бібліотеками.

З введенням C11, міжнародний стандарт ISO C включив новий заголовний файл, <stdatomic.h>, що пропонує більш тонку контроль над конкурентними операціями, але не стосується безпосередньо випадковості. Для справжньої випадковості в C, розробники часто звертаються до специфічних для платформи або зовнішніх бібліотек, які пропонують кращі алгоритми або використовують джерела апаратної ентропії.

Пам’ятайте, хоча rand() служить простим та доступним засобом для генерації псевдовипадкових чисел, його застосування в сучасних програмах обмежене через якість та передбачуваність його виводу. Коли потрібні більш надійні рішення, особливо для додатків, які високо цінують безпеку, розширення пошуків за межами стандартної бібліотеки сильно рекомендується.

Округлення чисел