C言語のrand関数の使い方完全ガイド【範囲指定・初期化まで】

#include <stdio.h>   // printfを使うために必要
#include <stdlib.h>  // rand, RAND_MAXを使うために必要

int main(void) {
    // rand関数を1回呼び出して結果を表示する簡単な例
    int value = rand();   // 0 ～ RAND_MAXの範囲の整数が返る

    printf("rand() = %d\n", value);
    printf("RAND_MAX = %d\n", RAND_MAX);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    // rand()を複数回呼んで、どのような値が出てくるか確認する
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        int r = rand();    // 毎回違う整数が返ってくるとは限らない(後で説明)
        printf("rand() call %d: %d\n", i + 1, r);
    }

    printf("RAND_MAX = %d\n", RAND_MAX);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  // rand, srand
#include <time.h>    // time

int main(void) {
    // 現在時刻(秒)をシードとして設定
    // time(NULL) は time(0) と同じ意味
    srand((unsigned int)time(NULL));

    // シード設定後のrand()呼び出しは、毎回違う列の乱数になる可能性が高い
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        int r = rand();
        printf("rand() call %d: %d\n", i + 1, r);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));   // シードを現在時刻で初期化

    int n = 10;   // 0 ～ 9の10通りが欲しい

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int r = rand() % n;  // 0 ～ 9のどれかが返る
        printf("r = %d\n", r);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    int min = 1;
    int max = 6;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int dice = min + rand() % (max - min + 1);  // 1 ～ 6
        printf("dice = %d\n", dice);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    int min = -5;
    int max = 5;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int r = min + rand() % (max - min + 1);  // -5 ～ 5
        printf("r = %d\n", r);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        // 0.0以上1.0未満の乱数を生成
        double r = (double)rand() / (RAND_MAX + 1.0);
        printf("r = %f\n", r);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    double a = 0.0;
    double b = 10.0;

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        double u = (double)rand() / (RAND_MAX + 1.0);  // 0.0 ～ 1.0未満
        double x = a + (b - a) * u;                    // 0.0 ～ 10.0未満
        printf("x = %f\n", x);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    double a = -1.0;
    double b = 1.0;

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        double u = (double)rand() / (RAND_MAX + 1.0);  // 0.0 ～ 1.0未満
        double x = a + (b - a) * u;                    // -1.0 ～ 1.0未満
        printf("x = %f\n", x);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int uniform_rand_int(int n) {
    // n未満の乱数を偏りを抑えて生成する例
    int r;
    int limit = RAND_MAX - (RAND_MAX % n); // このlimit未満の値だけ受け入れる

    do {
        r = rand();
    } while (r >= limit);  // 偏りが出る可能性のある上側の値を捨てる

    return r % n;  // 均一な 0 ～ n-1が得られる
}

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    int n = 10;
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        int r = uniform_rand_int(n);
        printf("%d ", r);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
    // 現在時刻でシードを初期化
    srand((unsigned int)time(NULL));

    // 6面サイコロを10回振って結果を表示する
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int dice = 1 + rand() % 6;  // 1 ～ 6の乱数
        printf("%d回目のサイコロ: %d\n", i + 1, dice);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

// 配列をFisher-Yates法でシャッフルする関数
void shuffle(int *array, int n) {
    for (int i = n - 1; i > 0; i--) {
        // 0 ～ iの範囲からランダムにインデックスを選ぶ
        int j = rand() % (i + 1);

        // array[i] と array[j] を交換する
        int temp   = array[i];
        array[i]   = array[j];
        array[j]   = temp;
    }
}

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int n = (int)(sizeof(a) / sizeof(a[0]));

    printf("シャッフル前: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    shuffle(a, n);

    printf("シャッフル後: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

// ランダムな英数字(0-9, A-Z, a-z)からなる文字を1つ返す関数
char random_alnum(void) {
    const char charset[] =
        "0123456789"
        "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
        "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    int n = (int)(sizeof(charset) - 1);   // 終端の'\0'を除く
    int index = rand() % n;              // 0 ～ n-1
    return charset[index];
}

// 長さlenのランダムな英数字文字列を生成し、bufに書き込む関数
void random_string(char *buf, int len) {
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        buf[i] = random_alnum();
    }
    buf[len] = '\0';  // 文字列終端
}

int main(void) {
    srand((unsigned int)time(NULL));

    char buf[17];   // 16文字 + 終端
    random_string(buf, 16);

    printf("ランダム文字列: %s\n", buf);

    return 0;
}