rand.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define TEST_RAND_MAX 0xff
#define MAX 129
#define CYCLES 10000

int test_rand() {
  return rand() & 0xff; // 0..255
}

int rand1(int a) {
  int max = (TEST_RAND_MAX + 1ULL) / a * a - 1ULL;
  int r;
  do {
    r = test_rand();
  } while(r > max);
  return r % a;
}

int rand1_naive(int a) {
  return test_rand() % a;
}

int main(void) {
	int results[MAX] = {};

	printf("%15s", "result");
	for(int i=0; i<5; ++i) printf("%6d", i);
	for(int i=MAX-5; i<MAX; ++i) printf("%6d", i);
	printf("\n");
	
	for(int i=0; i<MAX*CYCLES; ++i) results[rand1(MAX)]++;
	printf("%15s", "num smart");
	for(int i=0; i<5; ++i) printf("%6d", results[i]);
	for(int i=MAX-5; i<MAX; ++i) printf("%6d", results[i]);
	printf("\n");
	for(int i=0; i<MAX; ++i) results[i] = 0;
	for(int i=0; i<MAX*CYCLES; ++i) results[rand1_naive(MAX)]++;
	printf("%15s", "num naive");
	for(int i=0; i<5; ++i) printf("%6d", results[i]);
	for(int i=MAX-5; i<MAX; ++i) printf("%6d", results[i]);
	return 0;
}

Программа определяет генератор случайных чисел от 0 до 255 test_rand, затем на основе него проверяет распределение rand1 и rand1_naive, генерирующие случайные числа от 0 до 129. Оказывается, что наивное взятие модуля может изменить распределение (числа 127 и 128 в случае наивного генератора выпали 5000 раз, а остальные - 10000 раз).

Вывод программы:

         result     0     1     2     3     4   124   125   126   127   128
      num smart 10101 10075  9902 10024  9790 10019  9871 10127 10231 10130
      num naive 10144 10171 10235 10327  9953 10120  9934 10091  5087  5001