rand（）+ rand（）が負の数を生成するのはなぜですか？

私はその観察rand()、それがループ内で一度だけ呼ばれるライブラリ関数を、それはほとんど常に正の数を生成します。

for (i = 0; i < 100; i++) {
    printf("%d\n", rand());
}

しかし、2つのrand()呼び出しを追加すると、生成された番号の負の数が増えます。

for (i = 0; i < 100; i++) {
    printf("%d = %d\n", rand(), (rand() + rand()));
}

2番目のケースで負の数が表示される理由を誰かが説明できますか？

PS：ループの前にシードをとして初期化しますsrand(time(NULL))。

rand()整数を返すように定義されている0とRAND_MAX。

rand() + rand()

オーバーフローする可能性があります。観察されるのは、おそらく整数オーバーフローによって引き起こされた未定義の動作の結果です。

問題は追加です。rand()のint値を返します0...RAND_MAX。したがって、2つ追加すると、最大でになりRAND_MAX * 2ます。それを超える場合INT_MAX、加算の結果はan intが保持できる有効範囲をオーバーフローします。符号付き値のオーバーフローは未定義の動作であり、キーボードが外国語で話しかける可能性があります。

ここで2つのランダムな結果を追加しても利益はないので、単純なアイデアは単にそれを行わないことです。またはunsigned int、合計を保持できる場合は、各結果を加算前にキャストできます。または、より大きなタイプを使用します。longは必ずしもより大きいとは限らないことに注意してください。64ビット以上の場合intも同じです。long longint

結論：追加は避けてください。それはより多くの「ランダムさ」を提供しません。より多くのビットが必要な場合は、値を連結するsum = a + b * (RAND_MAX + 1)こともできますが、その場合は、よりも大きなデータ型が必要になる可能性がありintます。

あなたが述べた理由は結果がゼロになるのを避けることです：rand()両方ともゼロになる可能性があるので、2つの呼び出しの結果を追加してもそれは避けられません。代わりに、増分することができます。の場合RAND_MAX == INT_MAX、これはで実行できませんint。ただし、(unsigned int)rand() + 1非常に可能性が高いです。可能性が高い（決定的ではない）。UINT_MAX > INT_MAXこれは、が必要であるためです。これは、私が知っているすべての実装に当てはまります（これには、過去30年間の組み込みアーキテクチャ、DSP、およびデスクトップ、モバイル、サーバーのすべてのプラットフォームが含まれます）。

警告：

すでにここのコメントに振りかけますが、してください2つのランダムな値を追加することはないことに注意してくださいない均一な分布を得るが、2個のダイスを転がすような三角分布：取得する12（2個のダイスを）両方のダイスは示さなければなりません6。以下のための112つの可能な変形既に存在している6 + 5か5 + 6など、

したがって、この点からも加算は悪いです。

また、rand()生成される結果は、疑似乱数ジェネレータによって生成されるため、互いに独立していないことに注意してください。また、規格は計算値の品質や均一分布を指定していないことにも注意してください。

これは、この回答に対するコメントで行われた質問の明確化に対する回答です。

私が追加した理由は、コード内の乱数として「0」を回避するためでした。rand（）+ rand（）は、すぐに頭に浮かんだ簡単な解決策でした。

問題は0を回避することでした。提案されたソリューションには（少なくとも）2つの問題があります。1つは、他の回答が示すように、rand()+rand()未定義の動作を引き起こす可能性があることです。最善のアドバイスは、未定義の動作を呼び出さないことです。もう1つの問題はrand()、連続して0が2回生成されないという保証がないことです。

次の例では、ゼロを拒否し、未定義の動作を回避します。ほとんどの場合、2回の呼び出しよりも高速ですrand()。

int rnum;
for (rnum = rand(); rnum == 0; rnum = rand()) {}
// or do rnum = rand(); while (rnum == 0);

基本的にはrand()間の番号を生成0してRAND_MAX、そして2 RAND_MAX > INT_MAXあなたのケースで。

オーバーフローを防ぐために、データ型の最大値でモジュレートできます。このコースは、乱数の分布を妨害しますが、乱数をrandすばやく取得するための方法にすぎません。

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main(void)
{
    int i=0;

    for (i=0; i<100; i++)
        printf(" %d : %d \n", rand(), ((rand() % (INT_MAX/2))+(rand() % (INT_MAX/2))));

    for (i=0; i<100; i++)
        printf(" %d : %ld \n", rand(), ((rand() % (LONG_MAX/2))+(rand() % (LONG_MAX/2))));

    return 0;
}

2つのrand（）の合計によって返される値がRAND_MAXの値を超えないようにすることで、かなりトリッキーなアプローチを試すことができます。可能なアプローチは、sum = rand（）/ 2 + rand（）/ 2です。これにより、RAND_MAX値が32767の16ビットコンパイラの場合、両方のrandが偶然に32767を返したとしても（32767/2 = 16383）16383 + 16383 = 32766であるため、負の合計にはなりません。

私が追加した理由は、コード内の乱数として「0」を回避するためでした。rand（）+ rand（）は、すぐに頭に浮かんだ簡単な解決策でした。

結果がゼロになることも、オーバーフローすることもない単純な解決策（大丈夫、それを「ハック」と呼びます）は次のとおりです。

x=(rand()/2)+1    // using divide  -or-
x=(rand()>>1)+1   // using shift which may be faster
                  // compiler optimization may use shift in both cases

これにより最大値が制限されますが、それを気にしない場合は、これで問題なく機能します。

0を回避するには、これを試してください：

int rnumb = rand()%(INT_MAX-1)+1;

含める必要がありますlimits.h。

オーバーフローの可能性について他の誰もが言ったことは、符号なし整数を使用する場合でも、負の原因になる可能性があります。実際の問題は、実際には時刻/日付機能をシードとして使用することです。この機能に本当に慣れてきたら、私がこれを言う理由を正確に理解できます。それが実際に行うことは、特定の日付/時刻からの距離（経過時間）を与えることです。日付/時刻機能をrand（）のシードとして使用することは非常に一般的な方法ですが、実際には最善の方法ではありません。トピックには多くの理論があり、私はそれらのすべてに入ることができなかったので、より良い代替案を検索する必要があります。この方程式にオーバーフローの可能性を追加すると、このアプローチは最初から運命づけられていました。

rand（）+ 1をポストしたユーザーは、負の数を取得しないことを保証するためにほとんどが使用するソリューションを使用しています。しかし、そのアプローチも本当に最善の方法ではありません。

あなたができる最善のことは、適切な例外処理を記述して使用するために余分な時間をかけ、結果がゼロになる場合またはその両方の場合にのみrand（）番号に追加することです。そして、負の数を適切に処理するため。rand（）機能は完全ではないため、例外処理と組み合わせて使用​​して、目的の結果が確実に得られるようにする必要があります。

rand（）機能の調査、調査、および適切な実装に余分な時間と労力を費やすことは、時間と労力に見合うだけの価値があります。ちょうど私の2セント。頑張って頑張ってください...