이번 포스트에서는 C언어에서 난수 생성에 대해서 구체적인 내용을 다뤘다.
개념과 용어들이 너무 헷갈려서 용어부터 자세하게 공부해보았다.
용어 정리 : 시드, 시퀀스
📒시드 (Seed)
: 난수 생성기의 초기 값
📒난수 시퀀스 (Sequence)
: 난수 생성기가 시드 값을 기반으로 생성하는 일련의 난수들의 순서
비유 : 시드는 씨앗과 같고 시퀀스는 씨앗에서 자라는 식물의 순서와 같다. 같은 씨앗에서 항상 같은 식물이 자라는 것처럼, 같은 시드 값에서 항상 같은 난수 시퀀스가 생성된다.
📌고정된 시드와 난수 시퀀스
고정된 시드
: srand(1234)와 같이 고정된 시드 값을 사용하면, 난수 생성기는 항상 같은 초기 상태에서 시작한다. 따라서 rand() 함수가 생성하는 난수 시퀀스는 항상 동일하다.
시드를 설정하지 않는 경우
: 대부분의 C 라이브러리 구현에서는 srand()를 호출하지 않으면(=rand()만 사용한 경우), 시드가 기본값(예: 1)으로 설정된다. 이 경우에도 rand() 함수는 항상 동일한 난수 시퀀스를 생성한다.
즉 고정된 시드는 시드를 설정하지 않은 경우와 유사한 결과값을 보여준다.
📌동일한 난수 시퀀스? (예시를 통해 이해)
case1🔍.시드 값을 설정하지 않은 경우, 'rand()'
코드
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int randomNumber = rand(); // 난수 생성
printf("Random number %d: %d\n", i + 1, randomNumber);
}
return 0;
}실행 결과
Random number 1: 1804289383
Random number 2: 846930886
Random number 3: 1681692777
Random number 4: 1714636915
Random number 5: 1957747793다시 실행해도
Random number 1: 1804289383
Random number 2: 846930886
Random number 3: 1681692777
Random number 4: 1714636915
Random number 5: 1957747793여전히 동일한 숫자가 동일한 순서로 출력되는걸 볼 수 있다.
이는 rand()함수가 항상 같은 초기 상태에서 시작하기 때문이다.
따라서, 시드 값을 설정하지 않으면 매번 동일한 난수 시퀀스를 생성하게 된다.
case2🔍. 고정된 시드 값을 설정한 경우, srand(1234)
코드
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
srand(1234); // 시드 값을 설정
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int randomNumber = rand(); // 난수 생성
printf("Random number %d: %d\n", i + 1, randomNumber);
}
return 0;
}
실행 결과
Random number 1: 207482415
Random number 2: 1790989824
Random number 3: 2035175616
Random number 4: 77048696
Random number 5: 24794531
다시 실행해도
Random number 1: 207482415
Random number 2: 1790989824
Random number 3: 2035175616
Random number 4: 77048696
Random number 5: 24794531
여전히 동일한 숫자가 동일한 순서로 출력되는걸 볼 수 있다.
이는 고정된 시드 값(1234)을 사용했기 때문이다.
따라서, 고정된 시드 값은 항상 동일한 난수 시퀀스를 생성하며,
고정된 시드는 시드를 설정하지 않은 경우와 유사한 결과값을 보여준다는걸 확인했다.
case3🔍. 고정되지않은 시드 값을 설정한 경우, srand(time(NULL))
코드
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
srand(time(0)); // 시드를 현재 시간으로 설정
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int randomNumber = rand(); // 난수 생성
printf("Random number %d: %d\n", i + 1, randomNumber);
}
return 0;
}
실행 결과
시드 값이 매번 달라지기 때문에, 프로그램을 실행할 때마다 다른 난수가 출력된다.
-> 동일한 난수 시퀀스X
Random number 1: 1357924680
Random number 2: 975312468
Random number 3: 24561379
Random number 4: 19823475
Random number 5: 762453987
다시 실행하면
Random number 1: 1736482934
Random number 2: 126487239
Random number 3: 18273645
Random number 4: 91827365
Random number 5: 46283756
요약
- 시드 값을 설정하지 않으면, rand()는 항상 동일한 난수 시퀀스를 생성한다.
- 고정된 시드 값을 설정하면, 매번 실행할 때마다 동일한 난수 시퀀스를 생성한다.
- 시드를 현재 시간으로 설정하면, 매번 실행할 때마다 다른 난수 시퀀스를 생성한다.
난수 생성 도구들 : rand(), srand(), time(), NULL
📒rand() 함수
-
#include <stdlib.h> 에 정의되어있다.
-
rand() 함수는 난수(임의의 숫자)를 생성하는 함수이다.
-
호출할 때마다 0에서 RAND_MAX 사이의 숫자를 반환한다. (RAND_MAX는 대게 32676)
📒srand() 함수
-
#include <stdlib.h> 에 정의되어있다.
-
rand() 함수가 생성하는 난수의 시드를 설정하기 위해 사용됩니다.
-
시드 값은 난수 생성기의 초기 상태를 결정하고, 시드 값에 따라 난수 시퀀스가 결정된다.
-
고정된 시드값이냐 아니냐가 중요하다.
예시 상황 :- 게임 맵 생성: 림월드나 마크처럼 랜덤 맵을 생성하는 게임에서는 시드 값을 변경하여 다양한 맵을 생성한다.
- 데이터 샘플링: 시드 값을 고정하면 동일한 샘플링 결과를 재현할 수 있어 유용하다.
📒time() 함수
-
#include <time.h> 에 정의되어있다.
-
time() 함수는 현재 시간을 가져오는 함수이다.
-
주로 srand()의 시드를 설정할 때 많이 사용된다.
-
1970년 1월 1일 00:00:00 UTC 이후 경과된 초를 나타낸다.
📒NULL 포인터 타입의 상수
-
포인터가 아무것도 가리키지 않는다는 것을 의미한다.
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내부적으로, time 함수는 인자로 전달된 포인터가 NULL인지 확인한다. 만약 NULL이면, 단순히 현재 시간을 반환하고, 그렇지 않으면 전달된 포인터가 가리키는 위치에 현재 시간을 저장하고 반환한다.
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C 표준에서는 NULL이 보통 ((void*)0)으로 정의되어 있기 때문에 포인터 문맥에서 0은 NULL과 동일하게 사용될 수 있다.
-
따라서 time(NULL)과 time(0)은 모두 현재 시간을 반환하는 데 사용한다.
📌결론 : real랜덤한 난수 생성 코드
srand(time(NULL)); // 시드를 현재 시간으로 설정하여 매번 다른 난수 시퀀스 생성
...
rand()사용