C++ source code to compute random number with Box-Muller algorithm.

rndnum_box_muller.cpp

/*********************************************
 * ボックス＝ミューラー法法による正規乱数生成
 *********************************************/
#include <iostream>  // for cout
#include <math.h>    // for cos, sin
#include <cstdlib>   // for rand()
#include <stdio.h>   // for printf()

using namespace std;

/*
 * 計算クラス
 */
class Calc
{
    // 各種定数
    static const int    m  = 10;            // 平均
    static const double s  = 2.5;           // 標準偏差
    static const int    n  = 10000;         // 発生させる乱数の個数
    static const double pi = 3.1415926535;  // 円周率
    // 各種変数
    double r1, r2;       // 一様乱数
    double x, y;         // 正規乱数
    int    hist[m*2+1];  // 件数格納用配列
    double scale;        // ヒストグラム用スケール
    int    i, j;         // ループインデックス

    public:
        // コンストラクタ
        Calc();
        // 正規乱数生成
        void generateRndnum();
        // 整数乱数
        void rnd(double s, double m, double *x, double *y);
        // 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 = 0; i <= m * 2; i++) {
        hist[i] = 0;
    }
    // ヒストグラム用スケール
    scale = n / 100.0;  
}

/*
 * 正規乱数生成
 */
void Calc::generateRndnum()
{
    // n 回乱数生成処理を繰り返す
    for (i = 0; i < n; i++) {
        // 整数乱数を２個生成
        rnd(s, m, &x, &y);
        // 生成された２個の整数乱数を件数格納用配列に格納
        hist[(int)x]++;
        hist[(int)y]++;
    }
}

/*
 * 整数乱数
 */
void Calc::rnd(double s, double m, double *x, double *y)
{
    // 一様乱数
    // ( 32Bitマシンでの (0,1] の実数乱数 )
    r1 = rand() / 2147483647.1;
    r2 = rand() / 2147483647.1;

    // 正規乱数計算
    *x = s * sqrt(-2 * log(r1)) * cos(2 * pi * r2) + m;
    *y = s * sqrt(-2 * log(r1)) * sin(2 * pi * r2) + m;
}

/*
 * 結果表示
 */
void Calc::display()
{
    // 0 ～ m * 2 を表示
    for (i = 0; i <= m * 2; i++) {
        // 件数表示
        printf("%3d:%4d | ", i, hist[i]);

        // ヒストグラム表示
        for (j = 1; j <= hist[i] / scale; j++)
            printf("*");
        printf("\n");
    }
}

/*
 * メイン処理
 */
int main()
{
    try
    {
        // 計算クラスインスタンス化
        Calc objCalc;

        // 正規乱数生成
        objCalc.generateRndnum();

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

    // 正常終了
    return 0;
}