C++ source code to test for uniformity of random number with Chi-square algorithm.

chi_2_rndnum.cpp

/*********************************************
 * 線形合同法による一様乱数の一様性検証
 *********************************************/
#include <iostream>  // for cout
#include <math.h>    // for pow
#include <stdio.h>   // for printf

using namespace std;

/*
 * 計算クラス
 */
class Calc
{
    // 宣言
    static const int a = 1103515245;  // 乗数
    static const int c = 12345;       // 加数
    static const unsigned int m = pow(2, 31);  // 法(2の31乗)
    static const int n = 1000;        // 発生させる乱数の個数
    int r = 12345;                    // 乱数の種の初期値
    static const int m_max = 10;      // 整数乱数の範囲
    double f = n / m_max;             // 期待値
    double s = 40.0 / f;              // ヒストグラム用スケール
    int rank;                         // 整数乱数
    int hist[m_max+1];                // 件数格納用配列
    double e = 0.0;                   // カイ２乗検定初期値
    int i, j;                         // ループインデックス

    public:
        // コンストラクタ
        Calc();
        // 一様乱数生成
        void generateRndnum();
        // 1 ～ 10 の整数乱数
        int rnd();
        // 結果表示
        void display();
};

/*
 * コンストラクタ
 */
Calc::Calc()
{
    // 件数格納用配列初期化
    for (i = 1; i <= m_max; i++) {
        hist[i] = 0;
    }
}
/*
 * 一様乱数生成
 */
void Calc::generateRndnum()
{
    for (i = 0; i < n; i++) {
        rank = rnd();  // 1 ～ 10 の整数乱数
        hist[rank]++;  // 1 ～ 10 別にカウント
    }
}

/*
 * 1 ～ 10 の整数乱数
 */
int Calc::rnd()
{
    // 0 ～ 2の31乗 未満の整数乱数
    r = (a * r + c) % m;

    // 0 ～ 1 未満の実数乱数に 10 を乗じて 1 を加えることで
    // 1 ～ 10 の整数乱数にする
    return m_max * (r / (m - 0.9)) + 1;
}

/*
 * 結果表示
 */
void Calc::display()
{
    for (i = 1; i <= m_max; i++) {
        // 件数表示
        printf("%3d:%3d ", i, hist[i]);

        // ヒストグラム表示
        for (j = 0; j < hist[i] * s; j++)
            printf("*");
        printf("\n");

        // カイ２乗検定
        e = e + (double)(hist[i] - f) * (hist[i] - f) / f;
    }
    // カイ２乗検定値表示
    printf("χ2 = %f\n", e);
}
/*
 * メイン処理
 */
int main()
{
    try
    {
        // 計算クラスインスタンス化
        Calc objCalc;

        // 一様乱数生成
        objCalc.generateRndnum();

        // 結果表示
        objCalc.display();
    }
    catch (...) {
        cout << "例外発生！" << endl;
        return -1;
    }

    // 正常終了
    return 0;
}