Sinh số ngẫu nhiên trong C/C++, Sinh số random trong đoạn [a,b]

Làm sao để sinh số ngẫu nhiên trong C/C++? Hãy cùng Nguyễn Văn Hiếu Blog đi tìm cách để khởi tạo các số ngẫu nhiên sử dụng C/C++ nhé. Mình sẽ hướng dẫn các bạn khởi tạo các số ngẫu nhiên. Không chỉ sinh số nguyên ngẫu nhiên, mình sẽ hướng dẫn sinh số ngẫu nhiên trong đoạn min, max] và cả cách để sinh số thực nữa. Các bạn cùng tìm hiểu với mình nhé.

1. Cách sinh số nguyên ngẫu nhiên

Để sinh số nguyên trong lập trình C/C++. Chúng ta có thể sử dụng hàm rand(). Hàm này trả về một số nguyên có kiểu dữ liệu là int

Ví dụ:

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

int main(){
    int r;
    for(int i = 0; i < 5; ++i){
        r = rand();
        printf("Rand %d is %dn",i, r);
    }    
}

Kết quả chạy thử:

Rand 0 is 41
Rand 1 is 18467
Rand 2 is 6334
Rand 3 is 26500
Rand 4 is 19169

Tuy nhiên, hàm rand() này sẽ không hề random ra các số mới khi bạn chạy code ở các lần sau. Nghĩa là, kết quả của code trên ở mọi lần chạy sẽ đều random ra 5 số giống nhau. Bạn có thể thử chạy đoạn code trên nhiều lần để kiếm chứng.

Vậy làm sao để random các số ngẫu nhiên tại mọi thời điểm? Hãy đọc phần tiếp theo nào.

2. Sinh số ngẫu nhiên trong C/C++ với srand()

Để tạo ra các số ngẫu nhiên khác nhau tại mọi thời điểm chạy code, chúng ta sẽ thêm hàm srand() và truyền vào một tham số seed kiểu int. Tham số này thay đổi thì hàm srand() sẽ sinh ra các số khác nhau.

Ví dụ:

srand(123456);

Trong trường hợp này, giá trị a vẫn sẽ không đổi ở các lần chạy do 123456 là một hằng số. Vậy, chúng ta sẽ cần truyền vào một giá trị động chứ không phải giá trị tĩnh 😀

Có một giải pháp tốt nhất là chúng ta sẽ truyền cho seed thời gian hiện tại. Bằng cách sử dụng hàm time() trong thư viện time.h. Hàm time() trả về kiểu time_t nhưng chúng ta có thể convert về int.

srand((int) time(0));

Bằng cách thêm hàm này trước khi gọi hàm rand(), chúng ta đã có thể sinh số ngẫu nhiên khác nhau.

Một ví dụ cụ thể:

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

int main(){
    int r;
    srand((int)time(0));
    for(int i = 0; i < 5; ++i){
        r = rand();
        printf("Rand %d is %dn",i, r);
    }    
}

Kết quả chạy thử:

// Lần 1
Rand 0 is 5113
Rand 1 is 26832
Rand 2 is 11368
Rand 3 is 11635
Rand 4 is 20552

// Lần 2
Rand 0 is 5168
Rand 1 is 12947
Rand 2 is 20147
Rand 3 is 27496
Rand 4 is 32060

Ok, đã giải quyết được bài toán sinh số ngẫu nhiên cơ bản. Nhưng nếu tôi muốn sinh số ngẫu nhiên trong đoạn [min, max] thì phải làm thế nào?

3. Sinh số ngẫu nhiên trong đoạn [min, max]

Có thể các bạn thừa biết, phép toán chia dư (%) của mọi số bất kỳ(a) cho một số b cố định: a % b sẽ cho ra giá trị thuộc đoạn [0, b-1]. Ta sẽ lợi dụng tính chất này để sinh số ngẫu nhiên trong đoạn [minN, maxN] như sau:

int r = minN + rand() % (maxN + 1 - minN)

Như vậy, nếu bạn muốn sinh số ngẫu nhiên trong C++ trong đoạn [5,10], bạn làm như sau:

int r = 5 + rand() % (10 + 1 - 5)
// Hay viết gọn hơn
int r = 5 + rand() % 6

Dưới đây là một ví dụ cụ thể, tôi sẽ viết hàm random thành 1 hàm con để các bạn có thể tiện sử dụng.

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

int random(int minN, int maxN){
	return minN + rand() % (maxN + 1 - minN);
}

int main(){
    srand((int)time(0));
    int r;
    for(int i = 0; i < 1000; ++i){
        r = random(1,100);
        printf("%d ",r);
    }    
}

Kết quả chạy thử:

4. Sinh số thực ngẫu nhiên trong đoạn [min, max]

Dưới đây là hàm giúp các bạn sinh số thực ngẫu nhiên trong đoạn [min, max].

float float_rand( float min, float max )
{
    float scale = rand() / (float) RAND_MAX; /* [0, 1.0] */
    return min + scale * ( max - min );      /* [min, max] */
}

Về cơ bản ý tưởng vẫn sử dụng hàm rand. Sau đó chia cho RAND_MAX để được số thực. Vì RAND_MAX là số lớn nhất mà hàm rand(), nên kết quả thu được sẽ là số thực trong đoạn [0, 1]. Chúng ta cần xử lý thêm một chút để thu được giá trị trong đoạn [min, max].

5. Sinh số ngẫu nhiên kiểu long long

Trong một số trường hợp, bạn có thể sẽ cần random số ngẫu nhiên lớn hơn kiểu int. Khi đó, bạn có thể sử dụng hàm random kiểu long long int này. Dưới đây là code các bạn tham khảo:

long long Rand(long long l, long long h)
{
    return l + ((long long)rand() * (RAND_MAX + 1) * (RAND_MAX + 1) * (RAND_MAX + 1) +
                (long long)rand() * (RAND_MAX + 1) * (RAND_MAX + 1) +
                (long long)rand() * (RAND_MAX + 1) +
                rand()) % (h - l + 1);
}

Kết luận

Bài viết này Nguyễn Văn Hiếu Blog đã hướng dẫn bạn khá đầy đủ về cách để sinh số ngẫu nhiên trong C/C++. Hi vọng bài viết đem lại nhiều kiến thức bổ ích cho tất cả các bạn.

Nếu bạn đọc quan tâm nhiều hơn về đề tài này, hãy tiếp tục đọc các bài viết có tag là sinh số ngẫu nhiên nhé. Mình sẽ còn hướng dẫn các bạn xáo trộn mảng, hay sinh một mảng các số không trùng lặp,…

Hẹn gặp lại các bạn ở các bài viết tiếp theo!

Công cụ tạo số Random Number: https://nguyenvanhieu.vn/random-number/