A. 乱数

乱数とは，バラバラな数列のことを言う．とくに，自然数がめちゃくちゃに現れるよう なものを自然乱数という．0以上無限大までの全ての自然数を用いた自然乱数が考えられ るが，実際上は最大の自然数を決め，その範囲で考えることが多い．我々が使用している システムのC言語の場合，0〜2147483647の範囲⁶の 乱数を発生させることができる．

C言語では，rand()関数を使って乱数を発生させる．例えば，次のようにすると， rand()関数が呼び出される度にその関数が乱数を返し，配列a[i]に格納される．

  for(i=0; i<ndata; i++){
    a[i]=rand();
  }

コンピューターは，正確にプログラムのとおりに計算を行う．そのため，めちゃくちゃな 順序で数が並んでいる乱数を発生させることは苦手である．先ほどのrand()関数は， ある初期値⁷を使って，計算により乱数を決 めている．同じ初期値をつかうと，同一の数列が発生するこのになる．これで は，乱数とは言い難いので，初期値を毎回変更するのが普通である．そのため，実行毎に 異なる初期値を決める必要がある．現在の暦時刻を返すtime()関数を用いるのが一 般的である．初期値の設定は，srand()関数に引数(符号無し整数) を渡すことによ り可能である．次のようにすれば，毎回異なる初期値を決めることができる．

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

ただし，1秒以内であればtimeは同じ値となり，同一の数列となる．(unsigned int)は，キャストと呼ばれる強制型変換で，引き続く値の型を変換している． time()関数の引数は暦時刻で，暦時刻がポインターで格納される．暦時刻を格納す る必要がないときには，NULLと空ポインターを指定する．

乱数を発生させるためには，rand()とsrand()，time()関数が必要である． これらの関数を使うためには，関数の宣言が書かれているヘッダーファイルをインクルー ドしなくてはならない． rand()とsrand()にはstdlib.h，time()にはtime.hである． ．したがって，配列a[i]に1024個の乱数を格納するプログラムは次のようにする．

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

int main(void){
  int a[1024], i;

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

  for(i=0; i<1024; i++){
    a[i]=rand();
  }

  return 0;
}

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著者: 山本昌志