C 언어에서 rand와 srand를 활용한 난수 생성

C 언어에서 rand와 srand를 활용한 난수 생성

C 언어에서 난수를 생성하는 방법 중 가장 기본적인 함수는 rand()입니다. 그러나 rand() 함수는 항상 동일한 시퀀스의 난수를 생성하기 때문에, 이를 방지하기 위해 srand()를 사용하여 초기 시드를 설정해야 합니다.

본 포스팅에서는 rand와 srand의 기본적인 사용법과 다양한 예제를 통해 난수 생성 방법을 설명하겠습니다.

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1. rand() 함수 개요

rand() 함수는 stdlib.h 헤더 파일에 정의되어 있으며, 호출할 때마다 0에서 RAND_MAX(보통 32767) 사이의 정수를 반환합니다.

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

int main() {
    printf("난수 1: %d\n", rand());
    printf("난수 2: %d\n", rand());
    printf("난수 3: %d\n", rand());
    return 0;
}

위 코드를 실행하면 매번 동일한 값이 출력됩니다. 이는 rand()가 내부적으로 같은 초기 상태에서 실행되기 때문입니다.

2. srand()를 이용한 시드 설정

rand()의 결과를 변경하려면 srand()를 사용하여 시드를 초기화해야 합니다. 보통 현재 시간을 활용하여 시드를 설정합니다.

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

int main() {
    srand(time(NULL)); // 현재 시간을 기반으로 시드 설정

    printf("난수 1: %d\n", rand());
    printf("난수 2: %d\n", rand());
    printf("난수 3: %d\n", rand());

    return 0;
}

위 코드에서는 time(NULL)을 사용하여 현재 시간을 시드로 설정하므로, 실행할 때마다 다른 난수를 얻을 수 있습니다.

3. 특정 범위의 난수 생성

rand()가 생성하는 값은 0부터 RAND_MAX까지이므로, 원하는 범위의 난수를 얻으려면 적절한 변환이 필요합니다.

3.1. 1부터 100 사이의 난수 생성

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

int main() {
    srand(time(NULL));

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        int random_num = (rand() % 100) + 1; // 1~100 범위
        printf("%d\n", random_num);
    }

    return 0;
}

3.2. 특정 범위 [min, max]의 난수 생성

int getRandom(int min, int max) {
    return (rand() % (max - min + 1)) + min;
}

int main() {
    srand(time(NULL));

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", getRandom(10, 50)); // 10~50 범위
    }

    return 0;
}

4. 난수를 활용한 예제

4.1. 주사위 굴리기

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

int main() {
    srand(time(NULL));
    printf("주사위 결과: %d\n", (rand() % 6) + 1);
    return 0;
}

4.2. 동전 던지기 (앞면/뒷면 결정)

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

int main() {
    srand(time(NULL));
    if (rand() % 2 == 0) {
        printf("앞면\n");
    } else {
        printf("뒷면\n");
    }
    return 0;
}

4.3. 배열에서 랜덤한 값 선택

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

int main() {
    const char *items[] = {"사과", "바나나", "포도", "오렌지", "체리"};
    int size = sizeof(items) / sizeof(items[0]);
    srand(time(NULL));
    printf("선택된 과일: %s\n", items[rand() % size]);
    return 0;
}

5. 난수의 품질 개선

C 표준 라이브러리의 rand()는 비교적 단순한 난수 생성기이므로, 암호학적 보안이 필요한 경우에는 random(), arc4random(), 또는 mt19937 (Mersenne Twister)를 사용하는 것이 좋습니다.

5.1. Mersenne Twister를 활용한 난수 생성 (C++ 사용)

#include <iostream>
#include <random>
#include <ctime>

int main() {
    std::mt19937 mt(time(NULL));
    std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 100);

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << dist(mt) << std::endl;
    }
    return 0;
}

6. 마무리

본 포스팅에서는 rand()와 srand()를 사용하여 난수를 생성하는 방법을 살펴보았습니다. 기본적인 사용법부터 특정 범위의 난수 생성, 실전 예제, 그리고 난수 생성 품질을 개선하는 방법까지 다루었습니다.

rand()는 기본적인 난수 생성에는 유용하지만, 보안이 필요한 경우 더 강력한 난수 생성기를 사용하는 것이 좋습니다. 프로그램에서 난수를 효과적으로 활용하기 위해 적절한 시드 설정과 범위 조정을 고려해야 합니다.