C++ random

C++ random – La libreria del linguaggio C++ include alcune funzioni per il calcolo dei numeri pseudo casuali, ovvero dei numeri random.

Avevamo già studiato in C, come generare i numeri random in questa lezione: array con numeri random in C.

Quindi analizzeremo innanzitutto la funzione rand() in C++ che serve a generare dei numeri casuali.

Prima di procedere con la spiegazione volevo evidenziare che la funzione rand() in C++ ha alcune limitazioni. In particolare

1. Non è considerata una buona pratica per generare numeri casuali di alta qualità: Anche se rand() può essere utilizzata per scopi semplici o casuali, non è considerata efficiente per generare numeri casuali di alta qualità a causa della sua distribuzione non uniforme e della mancanza di controllo sull’algoritmo di generazione.
2. Non è thread-safe: La funzione rand() non è thread-safe, il che significa che non può essere utilizzata in modo sicuro in contesti multithreading senza precauzioni aggiuntive per evitare interferenze tra thread.
3. Esistono alternative migliori: Con l’avvento di C++11 e versioni successive, è consigliabile utilizzare la libreria <random> per generare numeri casuali di alta qualità. Questa libreria offre una maggiore flessibilità e controllo sulla generazione di numeri casuali e fornisce algoritmi più sofisticati per ottenere risultati migliori rispetto a rand().

In sintesi, sebbene rand() sia ancora disponibile e funzionante in C++, è preferibile utilizzare <random> per generare numeri casuali di alta qualità e thread-safe. È importante considerare le esigenze specifiche del tuo programma e scegliere l’approccio migliore in base a esse.

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La funzione rand() genera un numero che è compreso nell’intervallo tra 0 e RAND_MAX, dove RAND_MAX è un valore che cambia a seconda del compilatore usato, ad esempio nel caso di Dev C++ è 32767.

Per provarlo basta semplicemente scrivere questo piccolo programma in cui oltre all’header iostream includeremo anche l’header cstdlib.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

#define N 10

int main(){
cout<<"RAND_MAX:"<<RAND_MAX;
}

Ma la funzione rand() dà l’impressione che il numero sia casuale.

Infatti aggiungete questa linea di codice al programma precedente:

cout<<rand()<<endl;

Noterete che il numero generato, se mandate più volte in esecuzione il programma, è sempre lo stesso.

Questo succede perché il nostro numero casuale è prodotto a partire dallo stesso seme. Allora occorre intervenire proprio su questo per generare numeri casuali diversi.

Esempi c++ random

Per generare numeri casuali in C++ potremmo inizializzare i semi utilizzando la funzione srand(). Questa funzione inizializza il generatore di numeri con un valore passato come argomento.

Ad esempio srand(112233);

Facciamo dunque un esempio inserendo in un array dei numeri pseudo-casuali.

Creiamo due semi partendo da due valori diversi. Dopo con la funzione srand() passiamo i semi come argomento e poi con la funzione rand() generiamo dei numeri pseudo-casuali che inseriremo nei nostri array a e b.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;

const int seme1 = 111222333; 
const int seme2 = 112233444; 

#define N 10

int main(){
	int a[N],b[N];
	int i;

	srand(seme1);
	for (i=0; i<N; i++){		
		a[i]=rand();
	}
	
	srand(seme2);
	for (i=0; i<N; i++){
		b[i]=rand();
	}		
	
	cout<<"stampa primo array"<<endl;
	for (i=0; i<N; i++){		
		   cout<<a[i]<<endl;
	}
		
	cout<<"stampa secondo array"<<endl;
	for (i=0; i<N; i++){		
		   cout<<b[i]<<endl;
	}
	return 0;	
}

Ma ogni volta che manderemo in esecuzione il programma avremo sempre gli stessi numeri.

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Uso della funzione time()

La funzione time() restituisce il numero di secondi trascorsi dal 01 Gennaio 1970 rispetto alla data e all’ora corrispondenti all’invocazione di tale funzione.

Per utilizzare questa funzione devo includere l’header ctime.

Ecco quindi il listato completo d’esempio:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;

#define N 10

int main(){
	int a[N];
	int i;

	srand(time(NULL));
	for (i=0; i<N; i++){		
		a[i]=rand();
	}	
	
	cout<<"stampa array"<<endl;
	for (i=0; i<N; i++){		
		   cout<<a[i]<<endl;
	}

	return 0;	
}

In questo modo ogni volta che manderemo in esecuzione il programma, in istanti differenti, otterremo valori diversi.

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Ottenere valori random in un determinato intervallo

Adesso vedremo come generare numeri in C++ random ma in un intervallo definito.

Se utilizziamo rand()%N visualizziamo i numeri compresi tra 0 ed N-1.

Quindi ad esempio rand()%10 restituisce i numeri da 0 a 9.

Se aggiungiamo un offset l’intervallo si può modificare, ad esempio rand()%10+1 restituisce tutti i numeri da 1 a 10 anziché da 0 a 9. In pratica aggiungiamo 1 ad entrambi i numeri del range.

Quindi se ad esempio volessimo generare i numeri da 10 a 20, considerando che rand()%11 genera valori da 0 a 10, allora dovremmo aggiungere l’offset 10.

Ecco il listato completo che mostra due array inizializzati uno con i numeri random da 1 a 10 e il secondo con i numeri random da 10 a 20.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;

#define N 10

int main(){
	int a[N],b[N];
	int i;

	srand(time(NULL));
	for (i=0; i<N; i++){		
		a[i]=rand()%10+1;
	}
	
	srand(time(NULL));
	for (i=0; i<N; i++){		
		b[i]=rand()%11+10;
	}				
	
	cout<<"stampa primo array"<<endl;
	for (i=0; i<N; i++){		
		   cout<<a[i]<<endl;
	}
	
	cout<<"stampa secondo array"<<endl;
	for (i=0; i<N; i++){		
		   cout<<b[i]<<endl;
	}
		
	return 0;	
}

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Questi sono solo alcuni possibili esempi sui numeri C++ random, più avanti vi mostrerò altre possibili applicazioni.

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