1000000回繰り返しすべての試行回数を足すプログラム

Question

C言語　プログラミングに関する質問です。

0~9までの番号が振られたくじがあり、出る確率はすべて等しいものとするとくじ10本をすべて引き切るまでに何回くじを引く必要があるか求め、そのシュミレーションを1000000回行った時の回数の合計と平均値を求めよ。ただしくじは何度でも引けるものとし、rand関数を用いることとする。

という問いに関してなのですが、以下のプログラムを実行すると合計が１８億前後、平均は1800ほどになってしまい、本来平均20~40ほどとなるはずなのに大きくずれが生じてしまいます。個人的に不安なのが変数を宣言する位置とそもそもdo文をこのような形でfor文に取り込むことが出来るかという点、また1000000回シュミレーションしたときの合計（sum）を求めるところです。
まだプログラミングを始めて間もなく、わからないことばかりなので教えていただけると幸いです。。。
よろしくお願いします。

#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>


/*0~9の数字を返す*/
int kuji(){

return (rand()>>2) % 10;
}


int main(){

int i;
double avg=0;　　　　　　　　/*1000000回試行したときの平均値*/
unsigned short Flags = 0;　/*各値のくじを引いたか下位10ビットで記憶する変数*/
unsigned int N = 0；　　　　/*くじを引いた回数カウンター*/
unsigned sum=0;　　　　　　　/*1000000回引いた時の回数の合計*/

/*for文にdo文を入れdo文を1000000回繰り返す*/
for(i=0; i<1000000; i++){

sum += N;　　　　　　/*1000000回分のNの合計*/
avg = sum/1000000;　/*1000000回引いた時の平均値*/

srand((unsigned) time(NULL));

/*0~9のくじを引き切るまでの回数を求める*/
do{
++N;
Flags |= (1 << kuji() );
}while( Flags != 0x3FF);

}

printf("sum = %u\n",sum);　　　/*1000000回引いた時の回数の合計を表示*/
printf("avg = %.2f\n", avg )　;/*1000000回引いた時の平均の回数を表示*/

return 0;
}

Comments

[y_waiwai]

どうなるのが正解なんでしょうか

[Shotayanagi]

1000000回シュミレーションを繰り返した時、合計で何回くじを引いたか、とその合計を1000000で割った平均値を表示するという問題です。
分かりずらくてすみません…
だいたい平均値は20-40前後、合計はその1000000の値が表示されれば問題なしです…

Answer 1

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>

int kuji(){
  return (rand() >> 2) % 10;
}

int main(void)
{
  srand((unsigned)time(NULL));

  const int imax = 1000000;
  unsigned int sum = 0;

  for (int i = 0; i < imax; i++) {
    unsigned short Flags = 0;
    unsigned int n;
    for (n = 0; Flags != 0x3ff; n++) { /*# 修正 */
      Flags |= 1 << kuji();
    }
    sum += n;
  }

  double avg = (double)sum / imax;

  printf("sum = %u\n", sum);
  printf("avg = %.2f\n", avg);

  return 0;
}

Comments

[SHOMI]

>for (n = 1; Flags != 0x3ff; n++)
一周目ループ終了時にnが2になるので、初期値を0にしないと一回余分にカウントしますよ。

[Daregada]

おっと、直します。

[Shotayanagi]

ご丁寧に全文つけてくださり、ありがとうございます！
1000000も文字に代入してしまえばだいぶ見やすくなりまりますね！
助かりました！

Answer 2

srand((unsigned) time(NULL));

これは最初の一回だけ、実行するようにしましょう。
1ms以内にループが回ると、同じ乱数列が出てきてしまいます

また、

avg = sum/1000000;　/1000000回引いた時の平均値/

これがループの中にあるのが意味不明です。

Comments

[SHOMI]

>1ms以内
1秒以内ですよね

[y_waiwai]

ああ、C言語のヤツはそうですね。
ご指摘ありがとうございます

[Shotayanagi]

なるほど。ご回答ありがとうございます！

Answer 3

出題通りのコードになっていません。

• sumの加算タイミングがおかしい。

試行回数を求める前に加算しています。最後のループ時の試行回数が加算されません。

• ループごとにN,Flagsを0クリアしていない。

2回目以降は1度しか振らず、Nは前ループの値+1になる。
初回ループで10回の試行ですべての目が出たとしても、それだけでsumは1793293664(sum加算タイミング修正前は1792293655)になります。

• ループごとにsrandで初期化している。

1秒以内にループが終わった場合次のループで使われる乱数の値が前のループと同じになる。

• avgの計算が整数演算になっている。

小数点以下が求まりません。

	srand((unsigned)time(NULL));
	for (i = 0; i < 1000000; i++) {
		N = 0;
		Flags = 0;
		do {
			++N;
			Flags |= (1 << kuji());
		} while (Flags != 0x3FF);
		sum += N;
	}
	avg = sum / 1000000.0;

結果

sum = 29282182
avg = 29.28

Comments

[Shotayanagi]

ご指摘ありがとうございます！
丁寧に実行結果までつけてくださって助かりました！

Answer 4

出る回数が等しい乱数をシミュレーションしたいのであればこの場合は乱数としてi%10を疑似乱数列としてつかってください。そうするとご希望どおりの出現率がおおよそ等しくなります。
シードごとの乱数の分布を知りたいのであれば、シードも保存してください。