C言語の乱数範囲指定テクニック集【最小値～最大値を思い通りに】

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

int main(void) {
    // 現在時刻をシード(種)として乱数列を初期化
    srand((unsigned int)time(NULL));

    // 乱数を5回表示
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        int r = rand();  // 0～RAND_MAXの整数
        printf("%d\n", r);
    }

    return 0;
}

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

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

    int n = 6;  // 0～5までの範囲を例にする

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

    return 0;
}

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

// min～max の範囲で整数乱数を返す関数
int rand_range_int(int min, int max) {
    if (min > max) {
        // 引数が逆転していた場合は入れ替える(簡易防御策)
        int tmp = min;
        min = max;
        max = tmp;
    }

    int range = max - min + 1;   // 取りうる値の個数
    int r = rand() % range;      // 0 ～ range-1
    return min + r;              // min ～ max
}

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

    int min = 10;
    int max = 20;

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int v = rand_range_int(min, max);
        printf("%d ", v);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

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

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

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        // 1～6の乱数 (サイコロの出目)
        int dice = (rand() % 6) + 1;
        printf("%d ", dice);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

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

int main(void) {
    const char *colors[] = {
        "Red", "Green", "Blue", "Yellow", "Purple"
    };
    int len = (int)(sizeof(colors) / sizeof(colors[0]));

    srand((unsigned int)time(NULL));

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        int index = rand() % len;  // 0～len-1 のランダムな添字
        printf("Selected color: %s\n", colors[index]);
    }

    return 0;
}

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

// 先ほどの rand_range_int を再掲
int rand_range_int(int min, int max) {
    if (min > max) {
        int tmp = min;
        min = max;
        max = tmp;
    }
    int range = max - min + 1;
    int r = rand() % range;
    return min + r;
}

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

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int v = rand_range_int(-10, 10);
        printf("%d ", v);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

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

double rand_0_1(void) {
    // rand() は 0～RAND_MAX の整数
    // (double) にキャストしてから割り算をすることで 0.0～1.0 の実数に変換
    return (double)rand() / (double)RAND_MAX;
}

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

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        double x = rand_0_1();
        printf("%f\n", x);
    }

    return 0;
}

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

double rand_0_1(void) {
    return (double)rand() / (double)RAND_MAX;
}

// 実数範囲 [min, max) の乱数を返す関数
double rand_range_double(double min, double max) {
    if (min > max) {
        double tmp = min;
        min = max;
        max = tmp;
    }
    double u = rand_0_1();           // 0.0～1.0
    return min + u * (max - min);    // min～max
}

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

    double min = -1.0;
    double max =  1.0;

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        double v = rand_range_double(min, max);
        printf("%f\n", v);
    }

    return 0;
}

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

// 偏りを抑えた 0～n-1 の乱数 (棄却法)
int rand_uniform_mod(int n) {
    if (n <= 0) {
        return 0;  // 簡易的な防御(本来はエラー処理した方が良い)
    }

    // RAND_MAX+1 を n で割ったときの、利用可能な最大値+1
    int limit = (RAND_MAX / n) * n;  // limit は n の倍数

    int r;
    do {
        r = rand();
    } while (r >= limit);  // 余った領域に落ちたら引き直し

    return r % n;  // この時点では偏りがほぼなくなる
}

// min～max の範囲を、上の関数で生成
int rand_range_int_uniform(int min, int max) {
    if (min > max) {
        int tmp = min;
        min = max;
        max = tmp;
    }
    int range = max - min + 1;
    int r = rand_uniform_mod(range); // 0～range-1
    return min + r;
}

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

    // 1～6 の範囲を、偏りを抑えた方法で生成
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        int dice = rand_range_int_uniform(1, 6);
        printf("%d ", dice);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

// よくある悪い例(こうしないこと)
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    srand((unsigned int)time(NULL));  // ループの中で毎回シード設定
    int r = rand();
    printf("%d\n", r);
}