Rubyにおける乱数の概念
Rubyでは、乱数を生成するためのいくつかの方法が提供されています。その中でも最も一般的に使用されるのは、randメソッドとRandomクラスです。
randメソッド
randメソッドは、0以上1未満の浮動小数点数を生成します。引数として整数を渡すと、0以上でその数未満の整数を返します。
puts rand # 0.0以上1.0未満の浮動小数点数を出力
puts rand(10) # 0以上10未満の整数を出力
Randomクラス
Randomクラスは、より高度な乱数生成のための機能を提供します。Random.newを使って新しい乱数生成器を作成し、そのrandメソッドを呼び出すことで乱数を生成できます。
rng = Random.new
puts rng.rand # 0.0以上1.0未満の浮動小数点数を出力
puts rng.rand(10) # 0以上10未満の整数を出力
これらのメソッドとクラスを使うことで、Rubyプログラム内で様々な乱数を生成することが可能になります。次のセクションでは、これらの乱数生成メソッドの詳細な使い方について解説します。
Random#randメソッドの使い方
RubyのRandomクラスのrandメソッドは、乱数生成器を作成し、その乱数生成器から乱数を生成するためのメソッドです。
乱数生成器の作成
まず、Random.newを使って新しい乱数生成器を作成します。
rng = Random.new
このrngは乱数生成器のインスタンスで、これを使って乱数を生成することができます。
乱数の生成
乱数生成器のrandメソッドを呼び出すことで乱数を生成できます。このメソッドは、引数を取らない場合、0以上1未満の浮動小数点数を生成します。引数として整数を渡すと、0以上でその数未満の整数を返します。
puts rng.rand # 0.0以上1.0未満の浮動小数点数を出力
puts rng.rand(10) # 0以上10未満の整数を出力
これらの方法を使うことで、Rubyプログラム内で様々な乱数を生成することが可能になります。次のセクションでは、乱数の種とその設定方法について解説します。
乱数の種とその設定方法
乱数生成器は、実際には完全にランダムな数を生成するわけではありません。それらは、特定の初期値（これを「種」または「シード」と呼びます）から始まり、一連の計算を通じて一見ランダムに見える数列を生成します。同じ種を使用すれば、乱数生成器は常に同じ数列を生成します。
Rubyでは、Random.newメソッドに種を引数として渡すことで、特定の種を使用した乱数生成器を作成することができます。
rng = Random.new(1234) # 1234を種とする乱数生成器を作成
puts rng.rand(10) # 0以上10未満の整数を出力
このコードは、毎回同じ数を出力します。なぜなら、乱数生成器は同じ種（この場合は1234）から始まるため、同じ数列を生成するからです。
乱数の種を設定することは、テストやデバッグの際に非常に便利です。同じ種を使用すれば、プログラムは毎回同じ「ランダム」動作を行うため、問題の再現や解決が容易になります。
次のセクションでは、乱数生成の応用例について解説します。
乱数生成の応用例
Rubyの乱数生成機能は、さまざまな場面で役立ちます。以下に、その応用例をいくつか紹介します。
シミュレーション
乱数は、物理現象のシミュレーションによく使われます。例えば、乱数を使って分子の動きをシミュレートしたり、統計的な予測を行ったりします。
rng = Random.new
1000.times do
x = rng.rand
y = rng.rand
# ここでxとyを使ったシミュレーションを行う
end
テストデータの生成
テストデータを生成する際にも、乱数は便利です。特定の範囲のランダムな数値を生成したり、ランダムな文字列を生成したりできます。
rng = Random.new
10.times do
id = rng.rand(1..100)
score = rng.rand(0.0..100.0)
# ここでidとscoreを使ったテストデータを生成する
end
ゲーム
ゲームでは、敵の行動をランダムにするためや、アイテムをランダムな位置に生成するためなどに、乱数が使われます。
rng = Random.new
enemy_action = rng.rand(1..3)
# 1なら攻撃、2なら防御、3なら特技を使う
これらの例からもわかるように、Rubyの乱数生成機能は非常に強力で、多岐にわたる用途があります。適切に使いこなすことで、プログラムの可能性を広げることができます。