Лекция. Генератор случайных чисел. Генератор случайных чисел

• Название: Генератор случайных чисел
• Анкор: Лекция
• Дата: 08.05.2022
• Размер: 38.92 Kb.
• Имя файла: Генератор случайных чисел.docx
• Тип: Программа; #518176

Генератор случайных чисел

Очень часто в программах возникает необходимость использования случайных чисел - от заполнения массива до криптографии. Для получения последовательности случайных чисел в языке C# имеется класс Random. Этот класс предусматривает два конструктора:

• 
  Random() - инициализирует экземпляр класса Random с помощью начального значения, зависящего от текущего времени. Как известно, время может быть представлено в тиках - 100-наносекундных импульсах, начиная с 1 января 0001 года. И значение времени в тиках представляет собой 64-битное целое число, которое и будет использоваться для инициализации экземпляра генератора случайных чисел.
  
• 
  Random(Int32) - инициализирует экземпляр класса Random с помощью указанного начального значения. Такая инициализация генератора случайных чисел может быть удобна на этапе отладки программы, поскольку в этом случае при каждом запуске программы будут генерироваться одни и те же "случайные" числа.
  

Основным методом данного класса является метод Next(), позволяющий получить случайное число и имеющий ряд перегрузок:

• 
  Next() - возвращает случайное целое неотрицательное число формата Int32.
  
• 
  Next(Int32) - возвращает случайное целое неотрицательное число, которое меньше указанного значения.
  
• 
  Next(Int32 min, Int32 max) - возвращает случайное целое число в указанном диапазоне. При этом должно соблюдаться условие min

А также методы

• 
  NextBytes(Byte[]) - заполняет элементы указанного массива байтов случайными числами.
  
• 
  NextDouble() - возвращает случайное число с плавающей запятой, в диапазоне [0,0; 1,0).
  

Пример программы, выводящей 100 случайных чисел в диапазоне от -100 до 100.

Генерация неповторяющейся последовательности чисел

Для генерации последовательности неповторяющихся чисел требуется массив, в котором будут сохраняться уже сгенерированные числа. При этом каждое вновь сгенерированное число сравнивается со всеми уже сгенерированными элементами массива и, в случае несовпадения, добавляется в массив. В случае совпадения числа с одним из элементов массива генерируется новое значение для указанного элемента массива и сравнение повторяется.

using System;
namespace MyProgram
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Random rnd = new Random();
      int[] a = new int[100];
      a[0] = rnd.Next(0, 101);
      for (int i = 1; i < 100;)
      {
        int num = rnd.Next(0, 101); // генерируем элемент
        int j;
        // поиск совпадения среди заполненных элементов
        for (j = 0; j < i; j++)
        {
          if (num == a[j])
            break; // совпадение найдено, элемент не подходит
        }
        if (j == i)
        { // совпадение не найдено
          a[i] = num; // сохраняем элемент
          i++; // переходим к следующему элементу
        }
      }
      for (int i = 0; i < 100; i++)
      {
        Console.Write("{0,4} ", a[i]);
        if (i % 10 == 9)
          Console.WriteLine();
      }
      Console.ReadKey();
    }
  }
}

Перемешивание значений

Часто возникает задача расставить уже имеющийся набор значений в произвольном порядке. С этой целью также используется генератор случайных чисел. Для решения этой задачи создается массив и заполняется значениями, которые необходимо расставить в произвольном порядке.
После этого генерируется два значения индексов массива случайным образом, и значения элементов с полученными индексами меняются местами. Процедура повторяется не менее N/2 раз, где N - количество элементов массива.

using System;
namespace MyProgram
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Random rnd = new Random();
      int[] a = new int[100];
      for (int i = 0; i < 100; i++)
        a[i] = i;
      for (int i = 0; i < 50; i++)
      {
        int i1 = rnd.Next(0, 100); // первый индекс
        int i2 = rnd.Next(0, 100); // второй индекс
        // обмен значений элементов с индексами i1 и i2
        int temp = a[i1];
        a[i1] = a[i2];
        a[i2] = temp;
      }
      Console.WriteLine("Значения элементов");
      for (int i = 0; i < 100; i++)
      {
        Console.Write("{0,4} ", a[i]);
        if (i % 10 == 9)
          Console.WriteLine();
      }
      Console.ReadKey();
    }
  }
}