数値

Go言語の乱数範囲指定について解説

2025-02-19更新日: 2025-02-19

Go言語で乱数を生成する際、math/randパッケージを利用して特定の範囲内の値を取得する方法を紹介します。

たとえば、 $m i n$ から $m a x$ までの数値を生成する手法は、範囲のサイズを決定し、生成された乱数にオフセットを加えることで実現できます。

この記事では、基本的なアイディアと具体的な操作例をもとに、わかりやすく解説します。

目次から探す

乱数生成の基礎
- math/randパッケージの概要
- Seedの設定とその役割
範囲指定による乱数取得
- 範囲計算の基本
- 実装例の紹介
エラーハンドリングと注意点
- 範囲指定時の落とし穴
- パフォーマンスへの影響と検証方法
まとめ

乱数生成の基礎

math/randパッケージの概要

Go言語では、乱数生成に標準ライブラリのmath/randパッケージを利用します。

このパッケージには、様々な乱数生成関数が用意されており、整数型の乱数や浮動小数点型の乱数を簡単に取得できます。

内部では決定論的なアルゴリズムを採用しているため、同じ初期値(Seed)を設定すると同じ乱数列が得られるという特徴があります。

また、rand.Intn()などの関数を使うことで、任意の範囲の乱数を容易に実装できます。

Seedの設定とその役割

Seedとは、乱数生成を始める際の初期値のことです。

乱数生成においてSeedが初期値として設定されると、同じSeedを設定した場合は決定論的に同じ順序の乱数が生成されます。

通常はtime.Now().UnixNano()などを利用して動的なSeedを設定することで、毎回異なる乱数列を得ることができます。

たとえば、以下のコード例ではtime.Now().UnixNano()をSeedとして設定することで実行するたびに異なる値の乱数が出力されます。

範囲指定による乱数取得

範囲計算の基本

乱数生成において、取得する値の範囲を指定する場合、まずは最小値と最大値の設定が必要です。

整数型の乱数であれば、以下の式で指定された範囲内の値を取得します。

$result = rand.Intn (m a x - m i n + 1) + m i n$

この数式により、最小値minから最大値maxまでの乱数が均等な確率で生成されます。

最小値と最大値の設定方法

乱数の範囲を制御する場合には、まず生成したい乱数の最小値minと最大値maxを明示的に決めます。

例えば、1から100の乱数を取得する場合、min=1、max=100と定義し、上記の数式を適用します。

オフセットとスケーリングの考え方

乱数取得では、オフセットとスケーリングの概念が重要です。

rand.Intn(n)は0からn-1の乱数を生成するため、生成された値にminを加えることで、指定した最小値からのオフセットを実現できます。

また、max - min + 1で範囲の幅を求め、スケーリングを実現しています。

この操作により、任意の範囲の乱数を適切に得ることができ、特定の数値グループ内でのランダムな選択やシミュレーションが実装可能となります。

実装例の紹介

コード例の解説と各行の処理

以下のサンプルコードは、math/randパッケージを使用して、指定した範囲内の乱数を生成する例です。

コード内の各行に分かりやすいコメントを付けており、Seedの設定から乱数取得までの流れを明確にしています。

package main
import (
	"fmt"
	"math/rand"
	"time"
)
func main() {
	// 現在の時刻をナノ秒単位で取得しSeedとして設定する
	seedValue := time.Now().UnixNano()
	rand.Seed(seedValue)
	// 生成する乱数の範囲の最小値と最大値を定義する
	min := 1    // 最小値を1に設定
	max := 100  // 最大値を100に設定
	// 範囲内の乱数を取得する(オフセットとスケーリングを適用)
	randomNumber := rand.Intn(max - min + 1) + min
	// 生成した乱数を出力する
	fmt.Println("生成された乱数:", randomNumber)
}