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正規乱数を生成し、その平均値と分散を求めるプログラムの出力がうまくいきません。

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jackie687456

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前提・実現したいこと

乱数を二つ生成し、Box-Muller法を用いて、平均1、分散4に従う正規乱数を生成するプログラムを作成し、乱数をn個生成し、標本平均値と標本分散をいくつかのnごとに求める。という課題で、作って実行してみると、エラーは出ないのですが何も出力されません。原因を教えていただければ助かります。
また、#defineと#undefを繰り返してnの値を変えているのですが、繰り返し文のようなものは使えないのでしょうか?ご回答、よろしくお願いいたします。

発生している問題・エラーメッセージ

エラーは出ないのですが、何も出力されません。

該当のソースコード

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

#define mu 1.0
#define sigma 2.0
#define PI 3.1415926535897932384626433832795
#define n 500

void Random(double I, double *R){
    int a, k;
    long m;

    a = 69621;
    m = pow(2, 32);

    for (k = 0; k<n; k++){
        I = a*I - floor(a*I / m)*m;
        R[k] = I / (m - 1);
    }
}

void Ri(void){
    int i, k;
    double total, v, aver, disp;

    double u1[n], u2[n], x[n], X[n];

    Random(1.0, u1);
    Random(2.0, u2);

    for (i = 0; i<n; i++){
        x[i] = sqrt(-2 * log(u1[i]))*cos(2 * PI*u2[i]);
        X[i] = sigma * x[i] + mu;
    }

    total = 0;

    for (i = 0; i < n; i++){
        total += X[i];
        aver = total / n;
    }

    v = 0;

    for (i = 0; i<n; i++){
        v += (aver - X[i])*(aver - X[i]);
        disp = v / n;
    }

    printf("%d %f %f\n", n, aver, disp);

}

int main(void){
    Ri;

#undef n
#define n 1000

    Ri;

#undef n
#define n 1500

    Ri;

#undef n
#define n 2000

    Ri;

#undef n
#define n 2500

    Ri;

#undef n
#define n 3000

    Ri;

#undef n
#define n 3500

    Ri;

#undef n
#define n 4000

    Ri;

#undef n
#define n 4500

    Ri;

#undef n
#define n 5000

    Ri;

    return 0;
}
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回答 3

checkベストアンサー

+2

どうやら関数呼び出し演算子「()」が抜けているようです。

[追記]
「nを変える方法」については、nはdouble配列の要素数としても使っているので、単純にnを関数Riの引数で与えるようにしてもうまくいかないかと思います。配列はある程度の大きさで一定にして(少なくとも5000以上でないとまずいですね)、それ以外のnをRiの引数にすることができそうです。関数Randomも内部でnを使っているので、Randomに引数を追加して置き換えてやる必要があるでしょう。あとは繰り返し文でRiの引数を変えてしまえば、意図通りになるかと思います。
配列の長さを可変にするため、動的にメモリ領域確保をする手もあると思いますが、こういった実験的なプログラムではそこまでせずともよいのではないでしょうか。

[さらに追記]
質問者さんの少し前のご質問を拝見しました。あそこまで出来上がっていたのなら、あとは配列の要素数の部分だけ定数にしてしまえばよさそうです。

#define N_MAX 5000

/* 中略 */

double u1[N_MAX], u2[N_MAX], x[N_MAX], X[N_MAX];

こんな感じでしょうか?

[もう一つ追記]
もしnを数万、数十万まで増やして試したい場合、今度はスタック領域が食いつぶされてクラッシュするかもしれません。そうなるようでしたら動的ヒープ確保に書き換えた方がいいでしょう。先のトピックのRefshizさんが挙げられたサイトなどがご参考になるかと思います。

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  • 2017/05/28 15:21

    ご回答ありがとうございました。関数呼び出し演算子()が抜けていたことになぜ気が付かなかったのか、お恥ずかしい限りです。追記の方でも大変詳しくありがとうございます。一回目に質問させていただいたときのプログラムの方を次のように変えてみたのですが、値が全て-1.#IND00と出てきてしまいます。
    調べてみると値が無限大になってしまっているのかなと考えているのですが…。該当箇所がわからず解決できずにいます。どうか引き続きご助力願えませんでしょうか?

    '''
    #include<stdio.h>
    #include<math.h>
    #include<stdlib.h>

    #define mu 1.0
    #define sigma 2.0
    #define PI 3.1415926535897932384626433832795
    #define N_MAX 5000

    void Random(double I, int n, double *R){
    int a, k;
    long m;

    a = 69621;
    m = pow(2, 32);

    for (k = 0; k<n; k++){
    I = a*I - floor(a*I / m)*m;
    R[k] = I / (m - 1);
    }
    }

    int main(void){
    int i, k, n;
    double total, v, aver, disp;
    double u1[N_MAX], u2[N_MAX], x[N_MAX], X[N_MAX];

    printf(" n average dispersion\n");

    for (k = 1; k <= 10; k++){
    n = k * 500;

    Random(1.0, n, u1);
    Random(2.0, n, u2);

    for (i = 0; i<n; i++){
    x[i] = sqrt(-2 * log(u1[i]))*cos(2 * PI*u2[i]);
    X[i] = sigma * x[i] + mu;
    }

    total = 0;

    for (i = 0; i < n; i++){
    total += X[i];
    aver = total / n;
    }

    v = 0;

    for (i = 1; i<n; i++){
    v += (aver - X[i])*(aver - X[i]);
    disp = v / n;
    }

    printf("%5d %f %f\n", n, aver, disp);
    }

    return 0;
    }

    '''

    キャンセル

  • 2017/05/28 15:23

    追記
    こういう場合には、新たに質問を立て直させていただいた方がいいんでしょうか?

    キャンセル

  • 2017/05/28 20:13 編集

    怪しいところを思いつきました。
    ご質問者様の環境で、sizeof(long)とsizeof(double)はいくつになるでしょうか?もし前者の方が小さい場合、関数Randomの中のm = pow(2, 32);で不正な値が格納→Randomの結果がマイナスに→log(u1[i])が定義域のエラー...という状況になるかもしれません。
    とりあえず、long m;をdouble m;にしてみて、何か状況は変化するでしょうか?

    [追記]
    もう一つの確認方法として、printf("LONG_MAX:%ld\n", LONG_MAX);とするといくつが表示されるでしょうか。私の場合だと「LONG_MAX:9223372036854775807」でしたが、もし「LONG_MAX:2147483647」などとなるようでしたら、longに2の32乗は格納できないということになります。

    キャンセル

  • 2017/05/28 21:46

    追加でご回答ありがとうございました。回答者様のご指摘通り、longの方が小さく、正しく値が出ていなかったようで、double m;に変えることで解決いたしました。適切で丁寧なご回答、本当にありがとうございました!

    キャンセル

+1

#define n 1000は、ソースコードをエディタで#undef nまでの範囲で、nという語を全部1000に置換してからコンパイルするのと同じです。
つまり、

#define n 1000
    Ri;
#undef n


は、#define#undefの範囲内にnという語が現れないので、単に、

    Ri;


と書いたのと全く同じです。

間違っているのは、
1. #defineの意味を理解していない
2. 関数呼び出しに括弧が無い
の2点です。

gccの場合、配列宣言の添え字に変数が使えるので、nを普通の変数にして、

    ~~~

void Random(int n, double I, double *R){
    ~~~
}

void Ri(int n){
    ~~~
}

int main(void){
    int n;
    for(n=500; n<=5000; n+=500){
        Ri(n);
    }
    return 0;
}


gccでなくてもC99規格のコンパイラだと大丈夫です。
それ以外のコンパイラの場合は、配列宣言のところをサイズ5000で宣言する必要があります。

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+1

これでうまくいきます。

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

#define mu 1.0
#define sigma 2.0
#define PI 3.1415926535897932384626433832795

void Random(double I, double *R, int n) {
    int a, k;
    long m;

    a = 69621;
    m = pow(2, 32);

    for (k = 0; k<n; k++){
        I = a*I - floor(a*I / m)*m;
        R[k] = I / (m - 1);
    }
}

void Ri(int n){
    int i, k;
    double total, v, aver, disp;

    double *u1 = (double*)malloc(n * sizeof(double));
    double *u2 = (double*)malloc(n * sizeof(double));
    double *x = (double*)malloc(n * sizeof(double));
    double *X = (double*)malloc(n * sizeof(double));

    Random(1.0, u1, n);
    Random(2.0, u2, n);

    for (i = 0; i<n; i++){
        x[i] = sqrt(-2 * log(u1[i]))*cos(2 * PI*u2[i]);
        X[i] = sigma * x[i] + mu;
    }

    total = 0;

    for (i = 0; i < n; i++){
        total += X[i];
        aver = total / n;
    }

    v = 0;

    for (i = 0; i<n; i++){
        v += (aver - X[i])*(aver - X[i]);
        disp = v / n;
    }

    free(u1);
    free(u2);
    free(x);
    free(X);

    printf("%d %f %f\n", n, aver, disp);

}

int main(void){

    Ri(500);

    Ri(1000);

    Ri(1500);

    Ri(2000);

    Ri(2500);

    Ri(3000);

    Ri(3500);

    Ri(4000);

    Ri(4500);

    Ri(5000);

    return 0;
}

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  • 2017/05/28 13:30

    ご回答ありがとうございます。mallocのことをそもそもわかっておりません。今度調べて勉強してみます。

    キャンセル

  • 2017/05/28 13:39

    mallocは動的にメモリを確保する関数で、よく使います。

    キャンセル

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