Функция random — генератор псевдослучайных чисел
Бывают ситуации, когда требуется, чтобы результат работы программы был случайным в определенных пределах. Для реализации такой возможности во многих языках программирования присутствуют встроенные функции, код которых выдает случайные числа. На самом деле числа не совсем случайные, а псевдослучайные. Дело в том, что искусственно реализовать случайность невозможно. Обычно берется некоторый коэффициент и с его помощью вычисляется каждое последующее «случайное» число.
В языке программирования Pascal для генерации псевдослучайных чисел в заданных диапазонах используется функция random.
Перед ее использованием обычно выполняется процедура инициализации датчика случайных чисел — randomize; иначе программа всегда будет выдавать один и тот же результат. Randomize задает начальное значение последовательности, от которого вычисляются все последующие. При каждом запуске программы это значение будет разным, а значит и результат работы функции random будет различным.
Вызов функции random ( ) без аргументов возвращает вещественное случайное число в диапазоне от нуля (включительно) до единицы, то есть [0, 1).
Если в скобках функции random ( ) указан параметр, то она возвращает целое число от 0 до указанного в скобках (не включая само значение). Так выражение random ( 10 ) говорит о том, что будет получено любое число в диапазоне [0, 10).
Если требуется получать значения в каком-либо другом диапазоне (не от нуля), то прибегают к математической хитрости. Например, чтобы получить случайное число от -100 до 100 достаточно записать такое выражение: random ( 200 ) — 100 . В результате его выполнения сначала будет получено число из диапазона [0, 199], а затем из него будет вычтена сотня. И если случайное число было меньше 100, то результат выражения будет отрицательным.
В программе ниже сначала с помощью процедуры randomize инициализируется датчик случайных чисел. Далее переменной n присваивается случайное значение в диапазоне [5, 12). Значение n используется для определения количества повторов цикла for. В цикле for генерируются случайные числа в диапазоне [-50, 49) и выводятся на экран.
Рассмотрим более сложную задачу. Допустим, надо сгенерировать случайное целое число в пределах диапазона, границы которого вводит пользователь с клавиатуры. Аналогичным образом требуется получить случайное вещественное число и случайный символ. Введем переменные:
Функция Random Pascal-Паскаль
Если параметр Range не определен, то результатом будет случайное число типа Real в диапазоне 0 <= X < 1. Если параметр Range определен, то результатом будет случайное число в диапазоне 0 <= X < Range.
Если Range равняется 0, то значение 0 и будет возвращено.
Чтобы инициализировать генератор случайных чисел, вызовите процедуру Randomize или присвойте значение переменной RandSeed.
Пример функции Random
- Randomize
Программирование
Исходники Pascal (127)
Справочник
Справочник по паскалю: директивы, функции, процедуры, операторы и модули по алфавиту
Random и Randomize
Функция Random генерирует и возвращает случайное число. Синтаксис функции следующий:
Функция возвращает случайное число большее или равное 0 и строго меньше L (то есть L не входит в диапазон возвращаемых значений). Если параметр опущен (последний вариант из трёх приведённых выше), то возвращается вещественное число между 0 и 1 (0 включительно, 1 не входит в диапазон возвращаемых значений).
Математически это можно записать так:
ПРИМЕЧАНИЕ
FreePascal использует в процедуре Random имитацию случайностей Мерсенна Твистера. Эта реализация имеет большее статистическое распределение, чем, например, алгоритм Линейного Конгруэнтного генератора, но работает значительно медленнее, чем последний. Если скорость выполнения программы критична, то должны быть рассмотрены альтернативные генераторы случайных чисел.
Процедура Randomize в Паскале запускает генератор случайных чисел. Синтаксис:
Процедура Randomize инициализирует генератор случайных чисел FreePascal, задавая значение переменной Randseed, вычисленное с помощью системных часов.
Как запустить генератор случайных чисел в Паскале
Пример программы, где используются разные варианты получения случайных чисел, приведён ниже:
ВАЖНО!
Перед использованием функции Random надо обязательно вызвать процедуру Randomize, чтобы запустить генератор случайных чисел. Иначе функция Random будет возвращать НЕ случайное число.
Процедура Randomize вызывается ТОЛЬКО ОДИН РАЗ в начале программы. Типичная ошибка новичков заключается в том, что они вызывают Randomize перед каждым вызовом Random. Этого делать не надо.
Что такое Randseed
Давайте сначала попробуем не использовать процедуру Randomize. Например, так:
В этом примере функция Random будет возвращать какое-то значение, но оно НЕ будет случайным числом. Сколько бы раз вы не запускали программу, она всегда будет выводить одинаковые числа.
В моём случае это были числа 54 и 59. В вашем случае это могут быть другие числа, но суть не в этом, а в том, что они будут всегда одинаковыми.
Теперь попробуем сделать так:
Теперь числа будут другими. В моём случае 69 и 7. Правда, они тоже не будут изменяться, то есть не будут случайными.
Однако эти числа изменились. Потому что мы изменили значение глобальной переменной Randseed.
Переменная Randseed — это глобальная предопределённая переменная в FreePascal. Она также есть и в Делфи. Так что всё сказанное будет справедливо и для Делфи.
Эта переменная задаёт начальное значение для генератора случайных чисел. Опираясь на это значение функция Random генерирует случайное число. Но, если значение переменной Randseed будет всегда одинаковым, то никаких случайных чисел мы не получим.
Поэтому при запуске программы надо хотя бы один раз вызвать процедуру Randomize, которая устанавливает начальное значение переменной Randseed, получая системное время и из этих данных формируя значение для переменной Randseed.
Так как программа запускается в какое-то случайное время, то и значение переменной Randseed будет случайным. А, следовательно, и функция Random будет возвращать случайные значения.
Давайте попробуем написать свою процедуру Randomize. Она может быть, например, такой:
Я не буду в подробностях разъяснять работу процедуры DecodeTime. Скажу только, то она возвращает, час, минуту, секунду и миллисекунду текущего времени компьютера. Мы используем миллисекунду, значение которой и присваиваем переменной Randseed.
Можете попробовать использовать эту процедуру вместо стандартной процедуры Randomize и убедиться, что функция Random возвращает случайные значения. Не забудьте подключить к программе модуль SysUtils, в котором объявлена процедура DecodeTime, иначе программа не откомпилируется.
ПРИМЕЧАНИЕ
Исходя из того, что процедура Randomize задаёт начальное значение переменной Randseed на основе текущего времени компьютера, можно предположить, что, например, если запустить программу сегодня в 12:00:00 и завтра в это же время, то функция Random вернёт одинаковые числа.
К сожалению, проверить это очень трудно, так как запустить программу в одно и то же время с точностью до миллисекунды будет практически невозможно.