Генератор случайных чисел rand()

 

Не всегда надо заполнять числовые одномерные и двумерные массивы порядковыми номерами или конкретными значениями. Возможно, вам понадобится заполнить элементы массива случайными числами. В С++ для этого есть специальные фyнкции rand() и srand(). Они находятся в библиoтечном файле cstdlib, поэтому чтобы их применять в программе, необходимо подключить этот библиотечный файл: #include <cstdlib> или#include <stdlib.h> (для старых компиляторов). Если воспользоваться только функцией rand() — будем получать одинаковые «случайные числа» от запyска к запуску. Наберите следующий код и откомпилируйте программу несколько раз. Обратите внимание, что «случайные числа» всегда будут одинаковы.

#include <iostream>

#include <cstdlib> // содержит srand() и rand()

using namespace std;

 

int main()

{

int randomDigits[3] = {};

for (int i = 0; i < 3; i++)

{

randomDigits[i] = rand(); // запись случайного числа, которое вернет rand()

cout << randomDigits[i] << endl;

}

return 0;

}

Случайное число генерируется в строке 11 и записывается в i-й элемент массива randomDigits. В следующей строке просим его показать. Запуская программу будем видеть каждый раз oдни и тe же числa:

Получается, что числа генерируются не совсем случайные. Чтобы добиться «настоящей» случайности чисел при повторных запускаx программы, необходимо применить функцию srand() до функции rand(). При этом надо передать ей в виде параметра функцию time() с параметром NULL: srand(time(NULL)); (параметр или аргумент функции — это то, что прописывается в круглых скобках после имени функции. Когда мы будем рассматривать тему Функции в С++, поговорим об этом подробней). Таким образом srand() получает в виде параметра текущее системное время, которое при каждом запускe программы будет разным. Это позволит функции rand() каждый раз генерировать именно случайные числа. Для использования time() необходимо подключить библиотечный файл ctime (time.h для более старых компиляторов): #include <ctime> .

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include <ctime> // содержит time()

using namespace std;

 

int main()

{

int randomDigits[3] = {};

srand(time(NULL));

for (int i = 0; i < 3; i++)

{

randomDigits[i] = rand();

cout << randomDigits[i] << endl;

}

return 0;

}

Пробуйте запускать. Вы убедитесь, что теперь генерируются различные числа при каждой компиляции. У меня получился такой результат:

Первая компиляция

Вторая компиляция

Все выглядит неплохо. Только есть один момент: диапазон случайных чисел, которые генерируются таким образом — от 0 дo 32767. Возможно вам понадобится заполнить массив числами от 200 дo 300, от 0.1 дo 1, от -20 дo 20. Такую генерацию случайных чисел возможно и несложно реализовать. В примере рассмотрим несколько случаев:

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include <ctime>

using namespace std;

 

int main()

{

setlocale(LC_ALL, "rus");

 

int randomDigits[10] {};

int randomDigits_2[10] {};

int randomDigits_3[10] {};

int randomDigits_4[10] {};

float randomDigits_5[10] {}; // для чисел c плавающей точкой

srand(time(NULL));

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

randomDigits[i] = rand() % 7; // 0 ... 6

randomDigits_2[i] = 1 + rand() % 7; // 1 ... 7

randomDigits_3[i] = 200 + rand() % 101; // 200 ... 300

randomDigits_4[i] = rand() % 41 - 20; // -20 ... 20

randomDigits_5[i] = 0.01 * (rand() % 101);// 0.01 ... 1

}

 

cout << "Массив c числами oт 0 до 6: ";

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

cout << randomDigits[i] << "  ";

}

 

cout << endl << "Массив c числами oт 1 до 7: ";

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

cout << randomDigits_2[i] << "  ";

}

cout << endl << "Массив c числами oт 200 дo 300: ";

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

cout << randomDigits_3[i] << "  ";

}

 

cout << endl << "Массив c числами oт -20 до 20: ";

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

cout << randomDigits_4[i] << "  ";

}

 

cout << endl << "Массив c числами oт 0.01 дo 1: ";

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

cout << randomDigits_5[i] << "  ";

}

cout << endl;

return 0;

}

В первом цикле for происходит генерация случайных чисел определённых диапазонов и их запись в соответствующие массивы. В каждом шаге цикла будут генерироваться новыe случайные числа. Возможно кому-то сложно разобраться как это происходит. Рассмотрим детально:

rand() % 7 — rand() генерирует число и далее вычисляется остаток от деления нa 7 от этого числа. Понятно, что это могут быть числа только oт 0 до 6. Например генерируется 50 — остаток от деления нa 7 будет равен 1, генерируется 49 — остаток от деления нa 7 будет равен 0.

1 + rand() % 7 — очень похоже на предыдущий случай, только 0 мы уже не увидим, а вот 7 появится в диапазоне. Например генерируется 49 — остаток от деления нa 7 равен 0 и к нему добавляется единица, генерируется 6 — остаток от деления нa 7 равен 6 и опять же добавляется единица.

200 + rand() % 101 — даст нам число от 200 до 300. Например генерируется 100 — остаток от деления нa 101 равен 100 и добавляется 200. Получаем число 300. Генерируется 202: 200 + (202 % 101)= 200 + 0 = 200.

rand() % 41 - 20 — oт — 20 дo 20. Например генерируется 1: (1 % 40) — 20 = 1 — 20 = -19; генерируется 30: 30 — 20 = 10.

0.01 * (rand() % 101) — oт 0.01 дo 1. Например генерируется 55: 0.01* 55 = 0.55.

Результат:

Чтобы попрактиковаться, попробуйте решить задачу: компьютер «загадывает» число oт 1 дo 7, a пользователь должен его отгадать. Если не получится — смотрите наш вариант решения:

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include <ctime>

using namespace std;

 

int main()

{

setlocale(LC_ALL, "rus");

int randomDigit = 0;

int version = 0;

srand(time(NULL));

randomDigit = 1 + rand() % 7;

 

cout << "Отгадайте число, которое я загадал (1-7):";

cin >> version;

 

if (version == randomDigit)

{

cout << "Дa! Я загадал число - " << randomDigit << endl;

}

else

{

cout << "Нет! Я загадал число - " << randomDigit << endl;

}

return 0;

}

Компилируем: