random

特徴

Haskell 98標準に準拠したライブラリ。

つぎのような特徴があります。

* 周期が短い

* 生成が遅い

このような問題があるため、Haskell 2010では、標準としては含まれていません。

パッケージrandomとして使うことができます。

使用法

乱数の種を取得する

乱数の種を取得するには、整数を変換して種をつくる方法と、

システムが生成した種を取り出すという方法とがあります。

整数値から乱数の種をつくる

Int型の整数から乱数の種をつくるには関数mkStdGenを使います。

code:haskell

-- random

:module System.Random

mkStdGen 8

9 1

mkStdGen 123

124 1

関数mkStdGenの型は、つぎのようになります。

code:haskell

mkStdGen :: Int -> StdGen

乱数の種を特定の整数からつくることで、

つねにおなじ並びとなる乱数列を取得することができます。

起動のたびに異なる乱数の種を取得する

起動のたびに異なる乱数の種を取得するにはIO値getStdGenを使います。

code:haskell

-- random

:module System.Random

getStdGen

852161251 1

システムによって、起動のたびに異なるように初期化されたランダムの種が

取得できます。

getStdGenはIO値です。

対話環境では入力された値が、通常の値であれば、評価してその値を表示します。

IO値であれば、それが表すアクションを実行して、結果として得られる値を表示します。

IO値getStdGenの型は、つぎのようになります。

code:haskell

getStdGen :: IO StdGen

種から乱数を得る

乱数の種から乱数を得るには関数randomを使います。

code:haskell

-- random

:module System.Random

g = mkStdGen 8

random g

(-398575370259562870,1380072070 2103410263)

関数randomは乱数値と新しい種をかえします。

乱数値は、デフォルトではInteger型の値となります。

型を指定することもできます。

code:haskell

random g :: (Double, StdGen)

(0.7492446889336446,1380072070 2103410263)

random g :: (Bool, StdGen)

(True,360126 40692)

random g :: (Char, StdGen)

('\319433',360126 40692)

新しい種から、つぎの乱数値を作ることができます。

code:haskell

random g :: (Char, StdGen)

('\319433',360126 40692)

random $ snd it :: (Char, StdGen)

('\282363',1525180386 1655838864)

このようにして、ひとつの種から、

つぎつぎに新しい乱数値を生成していくことができます。

無限乱数列を取得する

乱数をひとつずつ作っていくかわりに、生成されるすべての乱数を含む、

無限数列を作ることができます。

このような無限リストを作るには関数randomsを使います。

code:haskell

-- random

:module System.Random

g = mkStdGen 8

take 100 $ randoms g

[-398575370259562870,-6370604356117182359,8399777519602674086,...

IO内で簡単に乱数を取得する

乱数の種を更新しながら、

乱数をひとつずつ取り出すには、つぎのように実行します。

code:haskell

-- random

:module System.Random

getStdGen

551091070 1

random it :: (Int, StdGen)

(7702268877985608548,1221636208 2103410263)

setStdGen $ snd it

getStdGen

1221636208 2103410263

random it :: (Int, StdGen)

(6127740995264203513,8356773621 1780294415)

setStdGen $ snd it

IO値getStdGenで現在、システムに保存されている乱数の種を取得し、

関数randomでランダムな値と、新しい乱数の種を計算します。

そして、関数setStdGenを使って、新しい乱数の種をシステムに保存します。

このような動きをまとめたのがIO値randomIOです。

code:haskell

randomIO :: IO Int

7202189668116739859

randomIO :: IO Int

8741390758431768255

IO値randomIOは、手軽に乱数値を取得できる便利な値です。

乱数の範囲を指定する

ここまで説明してきた関数やIO値を使ったやりかたでは、

得られる乱数値の範囲を指定することができません。

範囲を指定して乱数値を取得するためには、

関数randomR、randomRs、randomRIOを使います。

乱数の範囲を指定して、種から乱数を得る

乱数の範囲を指定して、種から乱数を得るには、関数randomRを使います。

code:haskell

-- random

:module System.Random

g = mkStdGen 6

g

7 1

randomR (3, 7) g

(3,280098 40692)

randomR (3, 7) $ snd it

(7,470423557 1655838864)

randomR (3, 7) $ snd it

(4,834780103 2103410263)

関数randomRは、第1引数に、もとめる乱数値の下限と上限とからなる

タプルをとること以外は、関数randomと、おなじです。

得られる乱数値の範囲は、あたえた下限や上限の値を含みます。

乱数の範囲を指定して、無限乱数列を取得する

乱数の範囲を指定して、無限乱数列を取得するには、関数randomRsを使います。

code:haskell

-- random

:module System.Random

g = mkStdGen 6

g

7 1

take 10 $ randomRs (3, 7) g

乱数の範囲を指定して、IO内で簡単に乱数を取得する

乱数の範囲を指定して、IO内で簡単に乱数を取得するには、関数randomRIOを使います。

code:haskell

-- random

:module System.Random

randomRIO (3, 7)

3

randomRIO (3, 7)

4

randomRIO (3, 7)

7

randomRIO (3, 7)

7

乱数の種をふたつにわける

ふたつの系列の乱数値がほしいことがあります。

たとえば、平面上のランダムな点のリストが必要なとき、などです。

そのようなときには、関数splitを使って、乱数の種をふたつにわけます。

code:haskell

-- random

:module System.Random

g = mkStdGen 8

g

9 1

(g', g'') = split g

g'

10 40692

g''

360126 2147483398

take 10 $ randomRs (1, 6) g'

take 10 $ randomRs (1, 6) g''

システムから新しい乱数の種を取り出す

たとえば、つぎのようにして、乱数列を取り出してみる。

code:haskell

-- random

:module System.Random

g <- getStdGen

take 10 $ randomRs (1, 6) g

g' <- getStdGen

take 10 $ randomRs (1, 6) g'

ひとつめの乱数列と、ふたつめの乱数列とは、まったく、おなじものになる。

もちろん、これはこれで、正当な動作だ。

しかし、2回目に取り出す乱数列が、

1回目のものと異なるものであってほしいこともある。

そのようなときには、関数splitを使えばいい。

code:haskell

g0 <- getStdGen

(g, g1) = split g0

setStdGen g1

take 10 $ randomRs (1, 6) g

g2 <- getStdGen

(g', g3) = split g2

take 10 $ randomRs (1, 6) g'

つぎような流れとなる。

1. 乱数の種を取得する

2. 乱数の種を、ふたつにわける

3. そのうちの、ひとつを乱数列をもとめるのに使う

4. もうひとつは、システムに保存する

このようにすることで、毎回、新しい乱数の種が手に入る。

この流れをまとめた関数newStdGenがある

(ただし、並行実行でも、問題が生じないような仕組みがあるため、

上記とまったくおなじ動作というわけではない)。

code:haskell

g <- newStdGen

g

1102913371 40691

g' <- newStdGen

g'

1102953385 1655838863

関数newStdGenを使うことで、つねに、新しい乱数の種を、手に入れることができる。