В языке C++ существуют средства для генерирования случайных чисел. Чтобы сгенерировать случайное число используется функция rand() , которая размещается в библиотечном файле stdlib.h . Синтаксис объявления функции следующий:
int rand();
Функция возвращает случайное целочисленное значение, которое лежит в пределах от 0 до 32767.
Пример.
#include #include using namespace std; void main() < // Получить случайное число int x; x = rand(); cout «x color: #008000;»>// Получить еще одно случайное число int y; y = rand(); cout «y color: #333300;»>⇑
2. Функция srand(). Назначение.
Пример
Если несколько раз запустить текст программы из п. 1, то будет получен один и тот же результат (одни и те же числа). Значит, сама по себе функция rand() генерирует одни и те же последовательности чисел. Чтобы получить разные последовательности чисел нужно объединить функцию rand() с функцией srand().
Функция srand() из библиотеки stdlib.h предназначена для установки начальной точки, из которой происходит генерирование случайных чисел. Синтаксис объявления функции следующий:
Как работает Random в играх
void srand(unsigned int startValue);
здесь startValue – целочисленное значение, которое служит отправной точкой для генерирования последовательности случайных чисел функцией rand() . Изменяя значение startValue , можно получать разные последовательности случайных чисел.
Пример.
#include #include using namespace std; void main() < // Установить начальную точку генерирования последовательности srand(55); // Получить случайное число int x; x = rand(); cout «x color: #008000;»> // Получить еще одно случайное число int y; y = rand(); cout «y color: #333300;»>⇑
3. Функция time().
Назначение. Сочетание функций rand(), srand(), time(). Пример
Как видно из примера в п. 2, последовательность случайных чисел изменилась. Если в функции srand() вместо числа 55 установить другое число, то будет получена другая последовательность.
Однако, текст программы статический и при многократном запуске программы это число будет неизменным. В результате будет получаться одна и та же последовательность случайных чисел. Во избежание этого недостатка, нужно чтобы стартовое значение в функции srand() постоянно изменялось.
Для того, чтобы в функции srand() получить разные начальные значения используется функция time() из библиотеки time.h.
Если функцию time() вызвать с параметром NULL, то эта функция возвратит количество миллисекунд, которые прошли с 1 января 1970 года. Значит, число миллисекунд будет зависеть от момента времени, в который пользователь запустил программу на выполнение. А этот момент каждый раз будет другим.
Если эти миллисекунды поместить в функцию srand() как показано ниже
srand(time(NULL));
то каждый раз при запуске программы будет создана новая отправная точка в генерировании последовательности чисел функцией rand() . И, как следствие, будут получаться разные последовательности случайных чисел.
Пример. В примере демонстрируется генерирование последовательности из двух случайных чисел. Каждый раз при запуске программы будет получена новая последовательность.
4. Как сгенерировать случайное целое число в заданных пределах? Пример
В примере приведена функция GetRandomNumber() , которая генерирует случайное число в заданных пределах.
5. Заполнение двумерной матрицы случайными целыми числами в указанных пределах. Пример
Условие задачи. Дана двумерная матрица порядка n ( n столбцов, n строк) целых чисел. Найти наибольшее из значений элементов, которые размещены в закрашенной части матрицы. Значение элементов матрицы формируются случайным образом и находятся в пределах [-5; +5].
Текст программы следующий
6. Как сгенерировать случайное число с плавающей запятой в указанных пределах? Пример
В примере демонстрируется функция GetRandomNumberFloat() , которая генерирует случайное число с плавающей запятой в указанных пределах.
Связанные темы
Источник: www.bestprog.net
Случайные числа
Я думаю понятие случайных величин вам знакомо: они случайны. Иногда в самодельном устройстве бывает нужна случайная величина, например для какой-нибудь игры или световых эффектов. Монетка, игральный кубик или лото-машина являются отличными источниками случайных чисел, потому что это – физический процесс.
Микроконтроллер же не может генерировать настоящие случайные числа, потому что он – точное вычислительное устройство, у которого нет случайностей. Что делать? Использовать такое понятие, как псевдослучайные числа. Псевдослучайное число получается путём различных математических действий с начальным числом, то есть имея начальное число, мы можем сгенерировать на его основе целую кучу других чисел. Но тут есть две проблемы:
- Через какое-то количество итераций (тысяч, миллионов, а может и больше) ряд сгенерированных псевдослучайных чисел начнёт повторяться. Для наших целей это не так страшно, можно об этом не думать.
- Генератору псевдослучайных чисел нужно начальное случайное число. И мы можем его получить – об этом ниже.
Arduino и случайные числа
Ардуино имеет пару готовых функций для работы с псевдослучайными числами, давайте на них посмотрим:
- random(max) – возвращает псевдослучайное число в диапазоне от 0 до ( max – 1 ). Принимает unsigned long *
- random(min, max) – возвращает псевдослучайное число в диапазоне от min до ( max – 1 ). Принимает unsigned long *
- randomSeed(value) – установить новое начальное число для отсчёта, value – любое число типа unsigned long *
(*) – от 0 до 4 294 967 295
Как генерировать случайные числа, чтобы последовательность каждый раз была новая? Есть варианты:
- Прочитать сигнал с никуда не подключенногоаналогового пина и установить его в качестве начального: randomSeed(analogRead(0)) . Пин ловит наводки из воздуха и сигнал с него действительно случайный. Подробнее об этом ниже.
- Если устройство взаимодействует с окружающим миром или с пользователем, то можно при наступлении различных событий (нажатие кнопки, срабатывание датчика, принятие данных, и т.д.) скармливать в randomSeed() текущее время с момента запуска программы: randomSeed(micros()) .
- В esp8266 часто используют вариант c randomSeed(micros()) сразу после того, как будет установлено подключение к WiFi при запуске программы: время подключение каждый раз сильно отличается.
Аппаратный рандом?
Помните, в уроке про цифровые пины я говорил, что если пин никуда не подключен – то он ловит “из воздуха” всякие шумы и наводки? Эти шумы имеют природу, близкую к случайной, и было бы глупо этим не воспользоваться! Давайте посмотрим, какие значения можно получить с никуда не подключенного аналогового пина, опрашивая его обычным analogRead();
void loop()
Синусоида? Вполне логично, в стенах куча проводов под напряжением, вот они и наводят помехи на пин. Вполне можно сделать на этой основе настоящий аппаратный рандом.
Первые два бита из результата analogRead() имеют самый большой шум. Давайте на него посмотрим, выведя несколько результатов в график. Получить первые два бита можно так: analogRead(A0) i
Выглядит весьма случайно, никакой закономерности не прослеживается. Но значения меняются всего от 0 до 3, поэтому можно попробовать их перемножать и складывать, примерно так:
uint32_t seed = 0; for (int i = 0; i
Результат можно использовать для получения случайного значения для генератора случайных чисел при запуске программы.
Напоследок давайте посмотрим, какой результат даёт такой аппаратный рандом. График я построил в excel, чтобы более чётко видеть рассеивание полученного случайного значения:
Имеем практически равномерное рассеяние и огромное количество случайных значений, полученных путём перемножения и сложения “шума”.
Случайный bool
Иногда бывает нужен случайный флаг, то есть true / false . Делается это очень просто: в уроке про условия я рассказывал, что bool принимает true при любом отличном от нуля значении. Это можно использовать для получения случайного логического значения с заданной вероятностью! Просто присваиваем логической переменной результат функции random() , в которую передаём число, обратное вероятности получения false :
bool rndFlag = random(5);
Переменная rndFlag получит значение false с вероятностью 1/5, то есть 20%. Если нужен true с низкой вероятностью – используем инверсию:
bool rndFlag = !random(10);
Теперь переменная rndFlag получит значение true с вероятностью 10%.
Библиотеки
Стандартный рандом выполняется относительно долго (~90 мкс), иногда это может мешать. Можно использовать быстрый рандом, реализацию я взял из библиотеки FastLED и оформил в виде отдельной библиотеки, документация и примеры есть по ссылке.
Видео
Полезные страницы
- Набор GyverKIT – большой стартовый набор Arduino моей разработки, продаётся в России
- Каталог ссылок на дешёвые Ардуины, датчики, модули и прочие железки с Aliexpress у проверенных продавцов
- Подборка библиотек для Arduino, самых интересных и полезных, официальных и не очень
- Полная документация по языку Ардуино, все встроенные функции и макросы, все доступные типы данных
- Сборник полезных алгоритмов для написания скетчей: структура кода, таймеры, фильтры, парсинг данных
- Видео уроки по программированию Arduino с канала “Заметки Ардуинщика” – одни из самых подробных в рунете
- Поддержать автора за работу над уроками
- Обратная связь – сообщить об ошибке в уроке или предложить дополнение по тексту ([email protected])
Источник: alexgyver.ru
Выбор случайного элемента из списка в Python
В этой статье мы рассмотрим, как случайным образом выбирать элементы из списка в Python. Мы рассмотрим извлечение случайных элементов, а также извлечение нескольких элементов — с повторением и без.
Введение
Выбор случайного элемента из списка является частой задачей — будь то случайное значение из списка рекомендаций или просто случайная строка.
Выбор случайного элемента из списка
Наиболее интуитивным и естественным подходом к решению этой проблемы является генерация случайного числа, которое действует как индекс доступа к элементу из списка.
Для реализации этого подхода рассмотрим некоторые методы генерации случайных чисел в Python: random.randint() и random.randrange(). Дополнительно мы можем использовать random.choice() и поставлять итерабельное число — в результате чего случайный элемент из этого итерабельного числа возвращается обратно.
Использование функции random.randint()
random.randint(a, b) возвращает случайное целое число между a и b включительно.
Нам понадобится случайный индекс в диапазоне от 0 до len(list) — 1, чтобы получить случайный индекс элемента в списке:
import random test_list = [«1», «2», «3», «4», «5», «6»] random_index = random.randint(0, len(test_list) — 1) print(test_list[random_index])
Использование функции random.randrange()
random.randrange(a) — это другой метод, который возвращает случайное число n, равное 0
import random test_list = [«1», «2», «3», «4», «5», «6»] random_index = random.randrange(len(test_list)) print(test_list[random_index])
Так как random.randrange(len(test_list)) возвращает случайно сгенерированное число в диапазоне от 0 до len(test_list) — 1, мы используем его для доступа к элементу в случайном порядке в буквах, как мы делали это в предыдущем подходе.
Этот подход немного проще, чем предыдущий просто потому, что мы не указываем начальную точку, которая по умолчанию равна 0.
Использовании функции random.choice()
Еще лучшим решением, чем последнее было бы использование функции random.choice(), так как это именно та функция, которая предназначена для решения такой задачи:
import random test_list = [«1», «2», «3», «4», «5», «6»] print(random.choice(test_list))
Выбор нескольких случайных элементов из списка
Без повторения элементов
Первый метод, который мы можем использовать для случайного выделения более чем одного элемента — random.sample(). Он производит выборку, основываясь на том, сколько выборок мы хотим получить:
import random test_list = [«1», «2», «3», «4», «5», «6»] print(random.sample(test_list, 3))
Этот метод выбирает элементы без замены т.е. выбирает без дубликатов и повторений.
С повторением элементов
Как и предыдущая функция, функция random.choices() возвращает список случайно выбранных элементов из заданного итерабельного списка. Однако, она не отслеживает выбранные элементы, поэтому можно получить и дублирующие элементы:
import random test_list = [«1», «2», «3», «4», «5», «6»] print(random.choices(test_list, k=3))
Заключение
В этой статье мы рассмотрели несколько способов получения одного или нескольких случайно выбранных элементов из списка на Python.