Jak wygenerować liczbę?

Do wygenerowania liczby w języku programowania C++ używamy funkcji rand(). Generuje ona liczbę z zakresu od 0 do RAND_MAX, gdzie RAND_MAX to stała zapisana w bibliotece, do której należy funkcja rand() – czyli jest to <cstdlib>.

Napiszmy krótki program, który przy pomocy funkcji rand() wygeneruje liczbę z zakresu od 0 do RAND_MAX.

Zacznijmy od napisania szkieletu głównej funkcji programu – main(), a w niej zadeklarowania zmiennej typu całkowitego int o nazwie wylosowana. Będziemy przechowywać w niej wylosowaną liczbę.

#include <iostream>

int main() {

    int wylosowana;

    return 0;
}

Następnie użyjmy funkcji std::rand() do wylosowania liczby. Wynik losowania zapiszmy w zmiennej wylosowana.

#include <cstdlib>

#include <iostream>
#include <cstdlib>

int main() {

    int wylosowana = std::rand();

    return 0;
}

Ostatnie, co musimy zrobić, to wypisać wylosowaną liczbę. Robimy to przy pomocy strumienia std::cout.

#include <iostream>
#include <cstdlib>


int main() {

    int wylosowana = std::rand();
    
    std::cout << wylosowana;

    return 0;
}

Po kilkukrotnym uruchomieniu programu zauważymy, że program za każdym razem losuje te same liczby. Dlaczego tak się dzieje?

Przy starcie programu ziarno, czyli wartość, od której algorytm zaczyna generowanie kolejnych liczb, jest stałe i niezmienne. Stan ten może ulec zmianie pod warunkiem, że na początku programu w miejsce tej wartości wprowadzi się nową wartość i będzie ona inna przy każdorazowym uruchomieniu programu.

Dlatego, aby program nie losował tych samych liczb, użyjemy poniższej instrukcji:

srand(time(NULL));

Ta linijka powoduje, że ziarno generatora za każdym razem startuje od innej wartości, co sprawia, że wylosowane liczby po każdym uruchomieniu programu są inne. Warto zaznaczyć, że funkcja ta w swoim działaniu wykorzystuje czas systemowy.

Aby funkcja działała prawidłowo, należy dodać odpowiednią bibliotekę, w której ta funkcja się znajduje.

#include <time.h>

Dodajmy powyższe dwie linijki do wcześniej napisanego programu i sprawdźmy rezultat.

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <time.h>

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

    int wylosowana = std::rand();
    
    std::cout << wylosowana;

    return 0;
}

Teraz losowana liczba za każdym razem jest inna.

Generowanie liczb z danego zakresu

Wiemy już, jak wygenerować liczbę pseudolosową, zatem teraz napiszmy program, który wygeneruje liczby z danego zakresu. Kontynuujmy pracę z wcześniej napisanym kodem.

Poniższa linijka kodu do zmiennej wylosowana wygeneruje liczbę z zakresu od 1 do 48.

int wylosowana = (std::rand() % 48) + 1;

Liczba 1 oznacza najmniejszą możliwą do wylosowania liczbę, a wartość po modulo (%) to wielkość przedziału, do którego należą liczby całkowite, jakie możemy wylosować.

Przeanalizujmy poniższe przykłady kodu:

int wylosowana = (std::rand() % 48) + 7;
//losuje liczby z przedziału <7, 54>

int wylosowana = (std::rand() % 100) + 2; 
//losuje liczby z przedziału <2, 101>

int wylosowana = (std::rand() % 150) + 50;
//losuje liczby z przedziału <50, 199>

Z powyższych linijek kodu możemy teraz wyprowadzić wzór na przedział losowanych liczb.

Jeżeli oznaczymy zmienne w następujący sposób:

int wylosowana = (std::rand() % LP) + LS;

Wówczas liczby będą losowane z przedziału:

gdzie LS to liczba startowa, a LP - liczebność przedziału

Przykład programu w języku C++

Napiszmy program, który dla podanego przez użytkownika przedziału będzie losować 100 liczb, a po wylosowaniu wartości granicznej wypisze wyraz „INFORMATYKA”.

Zacznijmy od zadeklarowania dwóch zmiennych, do których zapiszemy granice przedziału, jakie użytkownik poda z klawiatury. Będą to:

int L_granica;
int P_granica;

Kod, dzięki któremu użytkownik poda własne granice przedziału, będzie wyglądał tak:

std::cout << "Podaj lewą granicę przedziału" << std::endl;
std::cin >> L_granica;
std::cout << "Podaj prawą granicę przedziału" << std::endl;
std::cin >> P_granica;

Następnym krokiem jest napisanie pętli, która wykona się 100 razy.

for(int i = 0; i < 100; i++) {

}

Teraz napiszemy kod, który wygeneruje liczbę pseudolosową z zadanego przez użytkownika zakresu, zapisze ją w zmiennej wylosowana i wypisze na standardowym wyjściu.

int wylosowana = (std::rand() % (P_granica - L_granica + 1)) + L_granica;

std::cout << wylosowana << std::endl;

Aby program przy każdym uruchomieniu losował inne liczby, musimy pamiętać o dodaniu:

srand(time(NULL));

#include <cstdlib>
#include <time.h>

Program jest prawie gotowy, dodajmy jeszcze tylko warunek, że jeżeli wylosowana liczba jest liczbą graniczną, to wypisuje się napis „INFORMATYKA”.

if (wylosowana == L_granica || wylosowana == P_granica) {
	std::cout << "INFORMATYKA" << std::endl;
}

Zobaczmy, jak wygląda kod całego programu:

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <time.h>

int main() {

    srand(time(NULL));

    int L_granica;
    int P_granica;

    std::cout << "Podaj lewą granicę przedziału" << std::endl;
    std::cin >> L_granica;
    std::cout << "Podaj prawą granicę przedziału" << std::endl;
    std::cin >> P_granica;

    for(int i = 0; i < 100; i++) {

        int wylosowana = (std::rand() % (P_granica - L_granica + 1)) + L_granica;

        std::cout << wylosowana << std::endl;

        if (wylosowana == L_granica || wylosowana == P_granica) {
            std::cout << "INFORMATYKA" << std::endl;
        }
    }

    return 0;
}

Słownik