Как сделать рандом от 1 до 100

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 05.10.2024

Прежде чем мы углубимся в различные методы производства случайных чисел в Excel, давайте определимся, что они собой представляют. Говоря простым языком, случайные данные – это последовательность цифр, букв или других символов, в которой отсутствуют какой-либо шаблон или закономерность.

Создание случайных чисел в Excel – основы.

Случайные числа - это без всякой закономерности выбранная последовательность чисел. Но в жизни практически всегда применяются псевдослучайные числа. Их получают по заранее определенному сложному алгоритму. Для постороннего человека они выглядят случайными, но все же их можно предсказать, если узнать этот сложный алгоритм. Псевдослучайные числа применяются во всех компьютерных программах.

Хотя функции случайных чисел Excel удовлетворяют всем стандартным тестам на случайность, они все же не выдают истинные случайные числа. Но это не значит, что Excel для этих целей не годится. Псевдослучайные числа, создаваемые функциями Excel, прекрасно подходят для многих целей.

Давайте подробнее рассмотрим, как это происходит, чтобы вы знали, чего от стандартных функций Excel можно ожидать, а чего нельзя.

Как и большинство компьютерных программ, генератор случайных чисел Excel производит псевдослучайные числа с помощью некоторых математических формул. Для вас это означает, что теоретически эти числа, создаваемые Excel, предсказуемы. Но только при условии, что кто-то знает все детали алгоритма. Это причина того, что это никогда не было задокументировано и вряд ли когда-либо будет сделано.

Итак, как можно создавать случайные числа в Excel?

Функции Excel СЛЧИС и СЛУЧМЕЖДУ (RAND и RANDBETWEEN в английской версии) возвращают псевдослучайные числа из равномерного распределения, также известного как прямоугольное распределение, где существует равная вероятность для всех значений, которые величина может принимать. Хороший пример равномерного распределения - бросок одной игральной кости. Итогом такой жеребьевки являются шесть возможных значений (1, 2, 3, 4, 5, 6), и каждое из них имеет одинаковую вероятность.
Функции Excel СЛЧИС и СЛУЧМЕЖДУ, по слухам, инициализируются из системного времени компьютера. Технически начальное число является отправной точкой для создания последовательности чисел. И каждый раз, когда вызывается случайная функция Excel, используется новое начальное число, которое возвращает уникальную последовательность. Другими словами, при использовании генератора случайных чисел в Excel вы не можете получить повторяемую комбинацию ни с помощью функции СЛЧИС и СЛУЧМЕЖДУ, ни с помощью VBA, ни какими-либо другими способами.
В ранних версиях Excel, до Excel 2003, алгоритм случайных чисел имел относительно небольшой диапазон (менее 1 миллиона неповторяющихся последовательностей чисел) и не прошел несколько стандартных тестов на случайность для длинных последовательностей. По этой причине, если кто-то все еще работает со старой версией Excel, вам лучше не использовать функцию СЛЧИС с большими имитационными моделями.

Это довольно длинное техническое введение закончено, и мы переходим к более практическим и более полезным вещам.

Функция случайного числа — СЛЧИС.

Функция СЛЧИС в Excel - одна из двух функций, специально разработанных для случайных чисел. Она возвращает произвольное десятичное число (действительное число) от 0 до 1.

СЛЧИС – это непостоянная функция, означающая, что новое случайное число возникает каждый раз при вычислении рабочего листа. А это происходит часто — когда вы выполняете какое-либо действие, например, редактируете формулу (не обязательно СЛЧИС, даже любую другую формулу на листе), редактируете ячейку или вводите новые данные.

Функция СЛЧИС доступна во всех версиях Excel, начиная с самых ранних.

Поскольку она не имеет аргументов, вы просто записываете её в ячейку, а затем копируете куда это необходимо:

А теперь давайте составим несколько формул СЛЧИС для создания случайных чисел в соответствии с вашими условиями.

Ограничение верхней границы диапазона случайных чисел.

Чтобы создать массив от нуля до любого значения N, вы умножаете функцию СЛЧИС на N:

Например, чтобы создать последовательность чисел, больше или равных 0, но меньше 50, используйте следующую формулу:

Примечание. Значение верхней границы никогда не включается в возвращаемую последовательность. Например, если вы хотите получить случайные числа от 0 до 10, включая 10, правильная формула будет =СЛЧИС()*11.

Обратите также внимание, что количество отображаемых десятичных знаков определяется форматом ячеек. В данном случае установлено 2 знака после запятой, хотя на самом деле их гораздо больше. Об округлении их мы поговорим чуть ниже.

Чтобы создать случайное число между любыми двумя указанными вами величинами, используйте следующую формулу СЛЧИС:

Где A - значение нижней границы (наименьшее число), а B - значение верхней границы (наибольшее).

Например, чтобы записать на ваш лист случайные числа от 10 до 50, вы можете использовать следующую формулу:

Примечание. Эта формула никогда не вернет число, равное максимальному значению указанного диапазона (то есть, B).

Случайные целые числа.

Чтобы функция Excel СЛЧИС выдавала целые числа, возьмите любую из вышеупомянутых формул и оберните ее в функцию ЦЕЛОЕ().

Чтобы создать случайные целые числа от 0 до 50:

Чтобы получить их в интервале от 10 до 50:

А теперь рассмотрим более новую функцию — СЛУЧМЕЖДУ().

Функция Excel СЛУЧМЕЖДУ — как получить случайные целые числа в указанном диапазоне

СЛУЧМЕЖДУ - еще одна функция, предоставляемая Excel для случайных чисел. Она возвращает их в указанном вами диапазоне:

Как и СЛЧИС, СЛУЧМЕЖДУ в Excel – это непостоянная функция, которая возвращает новый результат каждый раз, когда ваша электронная таблица пересчитывается. А происходит это при любом изменении на листе.

Например, чтобы решить ту же задачу, которую мы рассматривали чуть выше: получить случайные целые числа от 10 до 50 (включая 10 и 50), используйте следующую формулу:

Функция СЛУЧМЕЖДУ в Excel может создавать как положительные, так и отрицательные числа. Например, чтобы получить список целых чисел от -10 до 10, введите следующую формулу:

Функция СЛУЧМЕЖДУ доступна в Excel 2019 - 2007. В более ранних версиях вы можете использовать формулу СЛЧИС, рассмотренную нами выше.

Далее в этом руководстве вы найдете еще несколько примеров формул, демонстрирующих, как использовать функцию СЛУЧМЕЖДУ для записи случайных значений, отличных от целых.

Как создавать случайные числа с нужным количеством десятичных знаков.

Хотя функция СЛУЧМЕЖДУ в Excel была разработана для возврата целых чисел, вы можете заставить ее возвращать случайные десятичные числа с любым количеством знаков после запятой.

Например, чтобы получить список чисел с одним десятичным знаком, вы умножаете нижнее и верхнее значения на 10, а затем делите возвращаемое значение на 10:

СЛУЧМЕЖДУ( нижнее значение * 10; верхнее значение * 10) / 10

Следующая формула СЛУЧМЕЖДУ() возвращает случайные десятичные числа от 1 до 50:

Однако, обратите внимание, что среди полученных результатов встречаются и значения без десятых, то есть десятичный знак может быть равен нулю.

Аналогичным образом, чтобы выдать случайные числа от 1 до 50 с двумя десятичными знаками, вы умножаете аргументы функции СЛУЧМЕЖДУ на 100, а затем также делите результат на 100:

=СЛУЧМЕЖДУ(1*100; 50*100) / 100

Как получить случайные даты в Excel

Как вы знаете, даты в Excel представляют собой числа. Поэтому рассматриваемые нами подходы вполне применимы и к ним.

Чтобы вернуть список произвольных дат в каком-то временном интервале, используйте функцию СЛУЧМЕЖДУ в сочетании с ДАТАЗНАЧ:

СЛУЧМЕЖДУ(ДАТАЗНАЧ( дата начала ), ДАТАЗНАЧ( дата окончания ))

Например, чтобы получить список дат с 1 июня 2015 года по 30 июня 2015 года включительно, введите следующую формулу в свой рабочий лист:

В качестве альтернативы вы можете использовать функцию ДАТА:

Не забудьте применить формат даты, и вы получите список случайных дат, подобный этому:

Для некоторых дополнительных опций, таких как получение списка будних или выходных дней, можно использовать расширенный генератор случайных чисел и дат .

Как вставить случайное время в Excel

Учитывая, что во внутренней системе Excel время хранится как десятичное число от 0 до 1, вы можете использовать стандартную функцию Excel СЛЧИС для вставки случайных действительных чисел, а затем просто применить формат времени к этим ячейкам:

Чтобы вернуть случайное время в соответствии с вашими критериями, требуются более сложные формулы, как показано ниже.

Случайное время в указанном интервале.

Чтобы вставить случайное время между любыми двумя указанными вами значениями времени, используйте функцию ВРЕМЯ() или ВРЕМЗНАЧ() вместе с СЛЧИС():

ВРЕМЯ( время начала ) + СЛЧИС() * (ВРЕМЯ( время начала ) - ВРЕМЯ( время окончания ))

ВРЕМЗНАЧ ( время начала ) + СЛЧИС () * (ВРЕМЗНАЧ ( время начала ) - ВРЕМЗНАЧ ( время окончания ))

Например, чтобы вставить время между 6:00 и 20:30, вы можете использовать любую из следующих формул:

=ВРЕМЯ(6;0;0) + СЛЧИС() * (ВРЕМЯ(20;30;0) - ВРЕМЯ(6;0;0))

=ВРЕМЗНАЧ("6:00:00") + СЛЧИС() * (ВРЕМЗНАЧ("20:30:00") - ВРЕМЗНАЧ("6:00:00"))

Случайные дата и время.

Чтобы создать список случайных дат и времени, используйте комбинации функций СЛУЧМЕЖДУ и ДАТАЗНАЧ:

СЛУЧМЕЖДУ(ДАТАЗНАЧ( начальная дата) ; ДАТАЗНАЧ( конечная дата )) + СЛУЧМЕЖДУ(ВРЕМЗНАЧ( время начала ) * 10000; ВРЕМЗНАЧ( время окончания ) * 10000) / 10000

Предположим, вы хотите вставить произвольные даты между 1 июня 2021 года и 31 августа того же года со временем между 8:30 и 17:00. Следующая формула подойдет для вас:

=СЛУЧМЕЖДУ(ДАТАЗНАЧ("1-июн-2021"); ДАТАЗНАЧ("31-авг-2021")) + СЛУЧМЕЖДУ(ВРЕМЗНАЧ("8:30") * 10000; ВРЕМЗНАЧ("17:00") * 10000) / 10000

Вы также можете указать дату и время, используя функции ДАТА и ВРЕМЯ соответственно:

=СЛУЧМЕЖДУ(ДАТА(2021;6;1); ДАТА(2021;8;31)) + СЛУЧМЕЖДУ(ВРЕМЯ(8;30;0) * 10000; ВРЕМЯ(17;0;0) * 10000) / 10000

Выбирайте тот вариант, который больше подходит для вашей задачи.

Как получить случайные буквы в Excel

Чтобы вернуть случайную букву, требуется комбинация трех разных функций:

Где A - первый символ, а Я - последний символ в диапазоне букв, который вы хотите использовать (в алфавитном порядке).

В приведенной выше формуле:

КОДСИМВ() возвращает коды ANSI для указанных букв.
СЛУЧМЕЖДУ() принимает код, возвращаемый функцией КОДСИМВ, как нижнее и верхнее значения диапазона.
СИМВОЛ() преобразует коды ANSI, возвращаемые СЛУЧМЕЖДУ, в соответствующие буквы.

Примечание. Так как код ANSI различный для прописных и строчных букв, эта формула чувствительна к регистру.

Если кто-то помнит таблицу кодов символов ANSI, ничто не мешает вам передать коды букв непосредственно в функцию СЛУЧМЕЖДУ.

Например, чтобы получить заглавные буквы между A (код ANSI 192) и Я (код ANSI 223), вы пишете:

Чтобы получить строчные буквы от а (код ANSI 224) до я (код ANSI 255), используйте следующую формулу:

192-223 — прописные буквы А-Я
224-255 — строчные буквы а-я

Создание текстовых строк и паролей в Excel

Чтобы создать произвольную текстовую строку в Excel, вам просто нужно объединить несколько функций СИМВОЛ и СЛУЧМЕЖДУ.

Например, чтобы получить список паролей, состоящих из 4 символов, вы можете использовать формулу, подобную этой:

Чтобы сделать запись более компактной, я ввел коды ANSI непосредственно в формулу. Четыре функции возвращают следующие случайные значения:

СЛУЧМЕЖДУ(0;9) — возвращает числа от 0 до 9.
СИМВОЛ(СЛУЧМЕЖДУ(65;90)) —прописные буквы от A до Z.
СИМВОЛ(СЛУЧМЕЖДУ(97; 122)) — получаем строчные буквы от a до z.
СИМВОЛ(СЛУЧМЕЖДУ(33;47)) — добавляем специальные символы.

Внимание! Если вы используете аналогичную формулу для создания случайных паролей, они не будут слишком надежными. Конечно, вы можете создавать более длинные текстовые строки, связывая больше функций. Однако невозможно изменить порядок следования, т.е. первая по счёту функция всегда возвращает цифру, вторая функция возвращает заглавную букву и так далее.

Если вы ищете расширенный генератор случайных паролей в Excel, способный создавать текстовые строки любой длины и шаблона, вы можете проверить возможности Advanced Random Generator для тестовых строк.

Кроме того, имейте в виду, что текстовые строки, созданные с помощью приведенной выше формулы, будут изменяться каждый раз, когда ваш рабочий лист пересчитывается. А это автоматически происходит после ввода либо корректировки любого значения либо формулы на листе.

Чтобы гарантировать, что ваши строки или пароли остаются неизменными после их создания, вам нужно будет заблокировать функцию СЛУЧМЕЖДУ от обновления значений, что подводит нас непосредственно к следующему разделу.

Как предотвратить постоянный пересчет формул СЛЧИС и СЛУЧМЕЖДУ.

Если вы хотите получить постоянный набор чисел, дат или текстовых строк, который не будет меняться каждый раз при пересчете таблицы, используйте один из следующих методов:

Чтобы функции СЛЧИС или СЛУЧМЕЖДУ не пересчитывались в одной определённой ячейке, выберите её, переключитесь на строку формул и нажмите клавишу F9 , чтобы заменить формулу ее значением.
Чтобы предотвратить пересчет, используйте инструмент Специальная вставка. Выделите все ячейки с формулой, нажмите Ctrl + C , чтобы скопировать их в буфер обмена. Затем щелкните правой кнопкой мыши выбранный диапазон и выберите Специальная вставка >Значения. Или же можете нажать Shift + F10 а потом V , что также позволит вставить ранее скопированные значения вместо формул.
Можно использовать специальный инструмент преобразования формул в значения, который является составной частью надстройки Ultimate Suite.

Как создать уникальные случайные числа в Excel

Ни одна из случайных функций Excel не умеет создавать уникальные случайные значения. Совпадения всегда возможны, особенно если вы получаете целые числа, используя округление. Если вы хотите создать список без дубликатов , выполните следующие действия:

Используйте функцию СЛЧИС или СЛУЧМЕЖДУ для создания списка чисел. Создайте больше значений, чем вам действительно нужно, потому что некоторые из них будут дублироваться и будут удалены позже.
Преобразуйте формулы в значения, как описано выше.
Удалите повторяющиеся значения с помощью встроенного инструмента Excel (см. Как удалить дубликаты в Excel) или специального инструмента для удаления дубликатов в Excel.

Также вы можете воспользоваться специальным генератором случайных значений в Excel, в котором есть опция получения случайных цифровых и текстовых значений. Более подробно читайте о нем по этой ссылке.

Как перемешать строки и сделать случайный выбор из списка - Как в Excel сделать случайный выбор нужного количества ячеек, строк или столбцов из диапазона или из списка. Как перемешать ячейки или строки в случайном порядке.

Расширенный генератор случайных чисел для Excel - Теперь, когда вы знаете, как использовать случайные функции в Excel, позвольте мне продемонстрировать вам более быстрый, простой и не требующий формул способ создания списка случайных чисел, дат или текстовых строк…

В данной статье мы рассмотрим особенности алгоритма генератора случайных чисел в Excel, и на примерах рассмотрим, как использовать функции СЛЧИС и СЛУЧМЕЖДУ в Excel для генерации случайных чисел, случайных чисел с заданным количеством знаков после запятой, дат и времени.

Генератор случайных чисел с использованием функции СЛЧИС

Функция СЛЧИС является одной из двух функций, специально предназначенных для генерации случайных чисел в Excel. Данная функция возвращает случайное десятичное число (действительное число) между 0 и 1.

СЛЧИС() является энергозависимой функцией, что означает, что при каждом вычислении рабочего листа создается новое случайное число. И это происходит каждый раз, когда вы выполняете какое-либо действие на листе, например, обновляете формулу (не обязательно формулу СЛЧИС, любую другую формулу на листе), редактируете ячейку или вводите новые данные.

Функция СЛЧИС доступна во всех версиях: Excel 2016, Excel 2013, Excel 2010, Excel 2007, Excel 2003.

Поскольку функция Excel СЛЧИС не имеет аргументов, вы просто вводите =СЛЧИС() в ячейке и затем копируете формулу на столько ячеек, сколько хотите:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных чисел

А теперь давайте сделаем еще один шаг и напишем несколько формул СЛЧИС для генерации случайных чисел в соответствии с определенными условиями.

Генератор случайных чисел от нуля до заданной верхней границы диапазона

Чтобы сделать генератор случайных чисел от нуля до любого значения N, вы несколько раз выполняете функцию СЛЧИС с помощью N:

Например, для создания последовательности случайных чисел, больших или равных 0, но менее 50, используйте следующую формулу:

Примечание . Значение верхней границы никогда не включается в возвращаемую случайную последовательность. Например, если вы хотите получить случайные числа от 0 до 10, включая 10, правильная формула =СЛЧИС()*11.

Генератор случайных чисел в диапазоне

Чтобы создать случайное число в диапазоне, т.е. случайное число между любыми двумя указанными вами числами, используйте следующую формулу СЛЧИС:

Где A – это нижнее значение границы (наименьшее число), а B – верхнее значение границы (наибольшее число).

Например, чтобы сделать генератор случайных чисел от 10 до 50, вы можете использовать следующую формулу:

Примечание . Эта формула генерации случайных чисел никогда не вернет число, равное наибольшему числу указанного диапазона (значение B).

Генератор случайных целых чисел в Excel

Чтобы функция Excel СЛЧИС создавала случайные целые числа, возьмите одну из вышеупомянутых формул и заверните ее в функцию ЦЕЛОЕ .

Чтобы сделать генератор случайных целых чисел от 0 до 50:

Чтобы генерировать случайные целые числа от 10 до 50:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных целых чисел

Генератор случайных чисел в Excel в диапазоне с помощью функции СЛУЧМЕЖДУ

СЛУЧМЕЖДУ – это еще одна функция в Excel для создания генератора случайных чисел.. Она возвращает случайные целые числа в указанном диапазоне:

СЛУЧМЕЖДУ (нижняя граница; верхняя граница)

Очевидно, что нижняя граница – это наименьшее число, а верхняя граница – наибольшее число в диапазоне случайных чисел, которые вы хотите получить.

Подобно СЛЧИС, СЛУЧМЕЖДУ в Excel является изменчивой функцией, и она также возвращает новое случайное целое число каждый раз, когда ваша таблица пересчитывается или изменяется.

Например, того чтобы сделать генератор случайных целых чисел от 10 до 50 (включая 10 и 50) используйте следующую формулу СЛУЧМЕЖДУ:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных чисел в заданном диапазоне

Функция СЛУЧМЕЖДУ в Excel может создавать как положительные, так и отрицательные числа случайные числа. Например, чтобы получить список случайных чисел от -10 до 10, введите следующую формулу на листе:

Функция СЛУЧМЕЖДУ доступна в следующих версиях: Excel 2016, Excel 2013, Excel 2010 и Excel 2007.

В более ранней версии Excel 2003, вы можете использовать формулу СЛЧИС , рассмотренную выше.

Далее в этой статье вы найдете еще несколько примеров формул, демонстрирующих, как использовать функцию СЛУЧМЕЖДУ для создания генератора случайных чисел, отличных от целых.

Создание случайных чисел с заданным количеством знаков после запятой

Хотя функция СЛУЧМЕЖДУ в Excel была предназначена для генерации случайных целых чисел, вы можете использовать ее для генерации случайных десятичных чисел с таким количеством десятичных знаков, сколько хотите.

= СЛУЧМЕЖДУ(нижняя граница*10; верхняя граница*10)/10

Следующая формула СЛУЧМЕЖДУ возвращает случайные десятичные числа от 1 до 50:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных чисел с одним знаком после запятой

Аналогичным образом, чтобы сделать генератор случайных чисел от 1 до 50 с двумя знаками после запятой, вы умножаете аргументы функции СЛУЧМЕЖДУ на 100, а затем делите результат на 100:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных чисел с двумя знаками после запятой

Генератор случайных дат в Excel

Чтобы вернуть список случайных дат между данными двумя датами, используйте функцию СЛУЧМЕЖДУ в сочетании с ДАТА:

=СЛУЧМЕЖДУ (ДАТА (дата начала); ДАТА (дата окончания))

Например, чтобы получить список дат между 1 сентября 2017 и 20 ноября 2017 включительно, введите следующую формулу на листе:

Не забудьте применить формат даты к ячейке (ячейкам), и вы получите список случайных дат, подобных этому:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных дат

Генератор случайного времени в Excel

Во внутренней системе Excel времена хранятся как десятичные числа, и вы можете использовать стандартную функцию Excel СЛЧИС для вставки случайных действительных чисел, а затем просто применить формат времени к ячейкам:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайного времени функцией СЛЧИС и применение к ней формата Время

Чтобы сделать генератор случайного времени в указанном диапазоне, требуется более конкретная формула. Рассмотрим подробнее.

Генератор случайного времени в указанном диапазоне

Чтобы вставить произвольное время между любыми двумя указанными вами временными интервалами, используйте функцию ВРЕМЯ в сочетании с Excel СЛЧИС:

= ВРЕМЯ (время начала) + СЛЧИС () * (ВРЕМЯ (время начала) - ВРЕМЯ (время окончания))

Например, чтобы вставить случайное время между 5:30 и 18:00, вы можете использовать одну из следующих формул:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайного времени в заданном интервале

Генератор случайных букв в Excel

Чтобы вставить случайную букву, необходимо использовать комбинацию трех различных функций:

Где A - первый символ, а Z - последний символ в диапазоне букв, которые вы хотите включить (в алфавитном порядке).

Разберем функции, в приведенной выше формуле:

КОДСИМВ возвращает числовые коды ANSI для указанных букв.
СЛУЧМЕЖДУ принимает числа, возвращаемые функциями КОДСИМВ , как нижнее и верхнее значения диапазона.
СИМВОЛ преобразует случайные коды ANSI, возвращаемые СЛУЧМЕЖДУ, в соответствующие буквы.

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных букв

Так как коды ANSI отличаются для прописных и строчных букв, эта формула учитывает регистр.

Если кто-то наизусть знает Коды символов ANSI, ничто не мешает вам передавать коды непосредственно в функцию СЛУЧМЕЖДУ.

Например, чтобы получить произвольные прописные буквы между A (код ANSI 65) и Z (код ANSI 90), вы пишете:

Чтобы генерировать строчные буквы между а (код ANSI 97) в z (код ANSI 122), вы используете следующую формулу:

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных символов

Как предотвратить повторное вычисление СЛЧИС и СЛУЧМЕЖДУ

Если вы хотите получить постоянный набор случайных чисел, дат или текстовых строк, которые не будут меняться каждый раз, то есть зафиксировать случайные числа, когда лист пересчитывается, используйте один из следующих способов:

Генератор случайных чисел в Excel – Вставка значений

Генератор случайных чисел с помощью Анализа данных

С помощью пакета анализа данных вы, например, можете сгенерировать случайные числа нормального распределения или другого распределения. По умолчанию данный пакет не подключен, поэтому необходимо его загрузить. Как это сделать, описано в этой статье.

Пример генерации случайных чисел нормального распределения

Генератор случайных чисел в Excel – Анализ данных

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных чисел

Генератор случайных чисел в Excel – Генерация случайных чисел нормального распределения

Ну вот на этом все. Теперь вы научились, как сделать генератор случайных чисел, чисел в диапазоне, чисел с заданным количеством знаков после запятой, случайных дат, случайного времени, а также случайных букв, а также, как сгенерировать случайные числа нормального распределения. Таким образом, владея данными знаниями, вы можете создать не только генератор случайных чисел в Excel, но и генератор паролей.

Генератор псевдослучайных чисел

Так как же генерировать случайные числа? В реальной жизни мы часто бросаем монетку (орел/решка), кости или перетасовываем карты. Эти события включают в себя так много физических переменных (например, сила тяжести, трение, сопротивление воздуха и т.д.), что они становятся почти невозможными для прогнозирования/контроля и выдают результаты, которые во всех смыслах являются случайными.

Однако компьютеры не предназначены для использования физических переменных — они не могут подбросить монетку, бросить кости или перетасовать реальные карты. Компьютеры живут в контролируемом электрическом мире, где есть только два значения (true и false), чего-то среднего между ними нет. По своей природе компьютеры предназначены для получения прогнозируемых результатов. Когда мы говорим компьютеру посчитать, сколько будет 2 + 2 , мы всегда хотим, чтобы ответом было 4 (не 3 и не 5 ).

Следовательно, компьютеры неспособны генерировать случайные числа. Вместо этого они могут имитировать случайность, что достигается с помощью генераторов псевдослучайных чисел.

На самом деле, написать простой ГПСЧ не так уж и сложно. Вот небольшая программа, которая генерирует 100 рандомных чисел:

// Из-за использования очень больших чисел (и переполнения) угадать следующее число исходя из предыдущего - очень сложно

Результат выполнения программы:

18256 4675 32406 6217 27484
975 28066 13525 25960 2907
12974 26465 13684 10471 19898
12269 23424 23667 16070 3705
22412 9727 1490 773 10648
1419 8926 3473 20900 31511
5610 11805 20400 1699 24310
25769 9148 10287 32258 12597
19912 24507 29454 5057 19924
11591 15898 3149 9184 4307
24358 6873 20460 2655 22066
16229 20984 6635 9022 31217
10756 16247 17994 19069 22544
31491 16214 12553 23580 19599
3682 11669 13864 13339 13166
16417 26164 12711 11898 26797
27712 17715 32646 10041 18508
28351 9874 31685 31320 11851
9118 26193 612 983 30378
26333 24688 28515 8118 32105

Каждое число кажется случайным по отношению к предыдущему. Главный недостаток этого алгоритма — его примитивность.

Функции srand() и rand()

Языки Cи и C++ имеют свои собственные встроенные генераторы случайных чисел. Они реализованы в двух отдельных функциях, которые находятся в заголовочном файле cstdlib:

Функция srand() устанавливает передаваемое пользователем значение в качестве стартового. srand() следует вызывать только один раз — в начале программы (обычно в верхней части функции main()).

Функция rand() генерирует следующее случайное число в последовательности. Оно будет находиться в диапазоне от 0 до RAND_MAX (константа в cstdlib, значением которой является 32767 ).

Вот пример программы, в которой используются обе эти функции:

Результат выполнения программы:

14867 24680 8872 25432 21865
17285 18997 10570 16397 30572
22339 31508 1553 124 779
6687 23563 5754 25989 16527
19808 10702 13777 28696 8131
18671 27093 8979 4088 31260
31016 5073 19422 23885 18222
3631 19884 10857 30853 32618
31867 24505 14240 14389 13829
13469 11442 5385 9644 9341
11470 189 3262 9731 25676
1366 24567 25223 110 24352
24135 459 7236 17918 1238
24041 29900 24830 1094 13193
10334 6192 6968 8791 1351
14521 31249 4533 11189 7971
5118 19884 1747 23543 309
28713 24884 1678 22142 27238
6261 12836 5618 17062 13342
14638 7427 23077 25546 21229

Стартовое число и последовательности в ГПСЧ

Помните, что каждое новое число в последовательности ГПСЧ генерируется исходя из предыдущего определенным способом. Таким образом, при постоянном начальном числе ГПСЧ всегда будет генерировать одну и ту же последовательность! В программе, приведенной выше, последовательность чисел всегда одинакова, так как стартовое число всегда равно 4541 .

Общепринятым решением является использование системных часов. Каждый раз, при запуске программы, время будет другое. Если мы будем использовать значение времени в качестве стартового числа, то наша программа всегда будет генерировать разную последовательность чисел при каждом новом запуске!

В языке Cи есть функция time(), которая возвращает в качестве времени общее количество секунд, прошедшее от полуночи 1 января 1970 года. Чтобы использовать эту функцию, нам просто нужно подключить заголовочный файл ctime, а затем инициализировать функцию srand() вызовом функции time(0) .

Вот вышеприведенная программа, но уже с использованием функции time() в качестве стартового числа:

srand ( static_cast unsigned int > ( time ( 0 ) ) ) ; // устанавливаем значение системных часов в качестве стартового числа

Теперь наша программа будет генерировать разные последовательности случайных чисел! Попробуйте сами.

Генерация случайных чисел в заданном диапазоне

В большинстве случаев нам не нужны рандомные числа между 0 и RAND_MAX — нам нужны числа между двумя другими значениями: min и max . Например, если нам нужно сымитировать бросок кубика, то диапазон значений будет невелик: от 1 до 6 .

Вот небольшая функция, которая конвертирует результат функции rand() в нужный нам диапазон значений:

Чтобы сымитировать бросок кубика, вызываем функцию getRandomNumber(1, 6) .

Какой ГПСЧ является хорошим?

Как мы уже говорили, генератор случайных чисел, который мы написали выше, не является очень хорошим. Сейчас рассмотрим почему.

Хороший ГПСЧ должен иметь ряд свойств:

Свойство №1: ГПСЧ должен генерировать каждое новое число с примерно одинаковой вероятностью. Это называется равномерностью распределения. Если некоторые числа генерируются чаще, чем другие, то результат программы, использующей ГПСЧ, будет предсказуем! Например, предположим, вы пытаетесь написать генератор случайных предметов для игры. Вы выбираете случайное число от 1 до 10, и, если результатом будет 10, игрок получит крутой предмет вместо среднего. Шансы должны быть 1 к 10. Но, если ваш ГПСЧ неравномерно генерирует числа, например, десятки генерируются чаще, чем должны, то ваши игроки будут получать более редкие предметы чаще, чем предполагалось, и сложность, и интерес к такой игре автоматически уменьшаются.

Создать ГПСЧ, который бы генерировал равномерные результаты — сложно, и это одна из главных причин, по которым ГПСЧ, который мы написали в начале этого урока, не является очень хорошим.

Свойство №2: Метод, с помощью которого генерируется следующее число в последовательности, не должен быть очевиден или предсказуем. Например, рассмотрим следующий алгоритм ГПСЧ: num = num + 1 . У него есть равномерность распределения рандомных чисел, но это не спасает его от примитивности и предсказуемости!

Свойство №3: ГПСЧ должен иметь хорошее диапазонное распределение чисел. Это означает, что маленькие, средние и большие числа должны возвращаться случайным образом. ГПСЧ, который возвращает все маленькие числа, а затем все большие — предсказуем и приведет к предсказуемым результатам.

Свойство №4: Период циклического повторения значений ГПСЧ должен быть максимально большим. Все ГПСЧ являются циклическими, т.е. в какой-то момент последовательность генерируемых чисел начнет повторяться. Как упоминалось ранее, ГПСЧ являются детерминированными, и с одним значением ввода мы получим одно и то же значение вывода. Подумайте, что произойдет, когда ГПСЧ сгенерирует число, которое уже ранее было сгенерировано. С этого момента начнется дублирование последовательности чисел между первым и последующим появлением этого числа. Длина этой последовательности называется периодом.

Например, вот представлены первые 100 чисел, сгенерированные ГПСЧ с плохой периодичностью:

112 9 130 97 64
31 152 119 86 53
20 141 108 75 42
9 130 97 64 31
152 119 86 53 20
141 108 75 42 9
130 97 64 31 152
119 86 53 20 141
108 75 42 9 130
97 64 31 152 119
86 53 20 141 108
75 42 9 130 97
64 31 152 119 86
53 20 141 108 75
42 9 130 97 64
31 152 119 86 53
20 141 108 75 42
9 130 97 64 31
152 119 86 53 20
141 108 75 42 9

Хороший ГПСЧ должен иметь длинный период для всех стартовых чисел. Разработка алгоритма, соответствующего этому требованию, может быть чрезвычайно сложной — большинство ГПСЧ имеют длинные периоды для одних начальных чисел и короткие для других. Если пользователь выбрал начальное число, которое имеет короткий период, то и результаты будут соответствующие.

Несмотря на сложность разработки алгоритмов, отвечающих всем этим критериям, в этой области было проведено большое количество исследований, так как разные ГПСЧ активно используются в важных отраслях науки.

Почему rand() является посредственным ГПСЧ?

Одним из основных недостатков функции rand() является то, что RAND_MAX обычно устанавливается как 32767 (15-битное значение). Это означает, что если вы захотите сгенерировать числа в более широком диапазоне (например, 32-битные целые числа), то функция rand() не подойдет. Кроме того, она не подойдет, если вы захотите сгенерировать случайные числа типа с плавающей запятой (например, между 0.0 и 1.0 ), что часто используется в статистическом моделировании. Наконец, функция rand() имеет относительно короткий период по сравнению с другими алгоритмами.

Тем не менее, этот алгоритм отлично подходит для изучения программирования и для программ, в которых высококлассный ГПСЧ не является необходимостью.

Отладка программ, использующих случайные числа

Программы, которые используют случайные числа, трудно отлаживать, так как при каждом запуске такой программы мы будем получать разные результаты. А чтобы успешно проводить отладку программ, нужно удостовериться, что наша программа выполняется одинаково при каждом её запуске. Таким образом, мы сможем быстро узнать расположение ошибки и изолировать этот участок кода.

Поэтому, проводя отладку программы, полезно использовать в качестве стартового числа (с использованием функции srand()) определенное значение (например, 0 ), которое вызовет ошибочное поведение программы. Это будет гарантией того, что наша программа каждый раз генерирует одни и те же результаты (что значительно облегчит процесс отладки). После того, как мы найдем и исправим ошибку, мы сможем снова использовать системные часы для генерации рандомных результатов.

Рандомные числа в C++11

В C++11 добавили тонну нового функционала для генерации случайных чисел, включая алгоритм Вихрь Мерсенна, а также разные виды генераторов случайных чисел (например, равномерные, генератор Poisson и пр.). Доступ к ним осуществляется через подключение заголовочного файла random. Вот пример генерации случайных чисел в C++11 с использованием Вихря Мерсенна:

При разработке приложений часто нужно генерировать случайные числа. Java предоставляет для этого классы java.lang.Math и java.util.Random . В этой статье я расскажу о нескольких способах генерации случайных чисел и приведу конкретные примеры реализации.

Генерация случайных чисел с помощью класса Math

Чтобы сгенерировать случайное число Java предоставляет класс Math, доступный в пакете java.util. Этот класс содержит статичный метод Math.random(), предназначенный для генерации случайных чисел типа double .

Метод random( ) возвращает положительное число большее или равное 0,0 и меньшее 1,0. При вызове данного метода создается объект генератора псевдослучайных чисел java.util.Random.

Math.random() можно использовать с параметрами и без. В параметрах задается диапазон чисел, в пределах которого будут генерироваться случайные значения.

Пример использования Math.random():

Метод getRandomNumber( ) использует Math.random() для возврата положительного числа, которое больше или равно 0,0 или меньше 1,0 .

Результат выполнения кода:

Случайные числа в заданном диапазоне

Для генерации случайных чисел в заданном диапазоне необходимо указать диапазон. Синтаксис:

Разобьем это выражение на части:

Сначала умножаем диапазон значений на результат, который генерирует метод random().Math.random() * (max — min)возвращает значение в диапазоне [0 , max- min], где max не входит в заданные рамки. Например, выражение Math.random()*5 вернет значение в диапазоне [0 , 5], в который 5 не входит.
Расширяем охват до нужного диапазона. Это делается с помощью минимального значения.

Но выражение по-прежнему не охватывает максимальное значение.

Чтобы получить максимальное значение, прибавьте 1 к параметру диапазона (max — min). Это вернет случайное число в указанном диапазоне.

Существуют различные способы реализации приведенного выше выражения. Рассмотрим некоторые из них.

Случайное двойное число в заданном диапазоне

По умолчанию метод Math.random() при каждом вызове возвращает случайное число типа double . Например:

Вы можете вызвать предыдущий метод из метода main, передав аргументы, подобные этому.

Случайное целое число в заданном диапазоне

Пример генерации случайного целочисленного значения в указанном диапазоне:

Метод getRandomIntegerBetweenRange() создает случайное целое число в указанном диапазоне. Так как Math.random() генерирует случайные числа с плавающей запятой, то нужно привести полученное значение к типу int. Этот метод можно вызвать из метода main, передав ему аргументы следующим образом:

Примечание . В аргументах также можно передать диапазон отрицательных значений, чтобы сгенерировать случайное отрицательное число в этом диапазоне.

Генерация случайных чисел с помощью класса Random

Класс java.util.Random можно применять для генерации случайных чисел различных типов: int, float, double, long и boolean .

Для этого сначала создайте экземпляр класса Random, а затем вызовите один из методов генератора случайных значений: nextInt( ), nextDouble( ) или nextLong( ).

Метод nextInt( ) класса Random принимает граничное целое число и возвращает случайное значение int от 0 (включительно) до указанного предела (не включая).

Пример использования метода nextInt( ):

Пример использования метода nextInt ( ) для генерации целого числа в заданном диапазоне:

Методы nextFloat ( ) и nextDouble( ) позволяют генерировать числа с плавающей запятой, а также значения типа double в диапазоне от 0,0 до 1,0.

Код для использования обоих методов:

Генерируем случайное число в Java 8 — особенности

В Java 8 был представлен новый метод класса java.util.Random — ints(). Он возвращает неограниченный поток псевдослучайных значений int. Данный метод позволяет указать диапазон чисел, задав минимальное и максимальное значения.

Пример использования метода Random.ints() для генерации случайных целочисленных значений в указанном диапазоне:

Метод getRandomNumberInts( ) генерирует поток случайных целых чисел от min(включительно) и до max (не входит в диапазон).

Метод ints( ) создает IntStream, поэтому будет вызвана функция findFirst( ). Она возвращает объект OptionalInt , который описывает первый элемент этого потока. Затем код вызывает метод getAsInt( ), чтобы вернуть значение int в OptionalInt.

Пример использования метода Random.ints() для генерации потока случайных целочисленных значений:

Код для вызова предыдущего метода:

Пример использования метода Random.ints() для генерации потока из диапазона случайных целочисленных значений:

Код для вызова приведенного выше метода:

Кроме ints( ) существует еще несколько методов, которые были добавлены к классу Random в Java 8. Они могут возвращать последовательный поток случайных чисел. Это:

LongStream longs( );
DoubleStream doubles( ).

Заключение

Класс java.util.Random реализует линейный конгруэнтный генератор (LCG). Он отличается быстротой работы. Но при этом он не подходит для использования в режиме реального времени. Например, для генерации уникального идентификатора сессии на сервере, в научных экспериментах, криптографии лотереях и розыгрышах.

Пожалуйста, оставьте свои комментарии по текущей теме материала. Мы крайне благодарны вам за ваши комментарии, отклики, дизлайки, лайки, подписки!

Пожалуйста, оставляйте ваши отзывы по текущей теме материала. За комментарии, отклики, лайки, дизлайки, подписки огромное вам спасибо!

Читайте также: