RandomSeed() e Random().
Na verdade os números aleatórios gerados em conjunto pelas funções acimas não são inteiramente aleatórios, eles são na verdade pseudo aleatórios, o que significa dizer, que parecem números aleatórios, mas não são. Na prática, os números aleatórios gerados pelas funções acima, são pré determinados, dependendo do valor passado para RandomSeed(valor).
Normalmente RandomSeed é chamado no início da execução do programa e inicializado com um valor qualquer, porém se na inicialização de RandomSeed for passado sempre o mesmo valor, a sequencia de números aleatórios gerados será sempre a mesma.
Se a intenção for gerar sequencia de números diferentes a cada inicialização de randomSeed, deve-se então, ser passado valores diferentes a cada inicialização.
Existem algumas alternativas no Arduino para conseguirmos números (seed: que significa semente) diferentes a cada vez que se deseja inicializar o RandomSeed. A mais utilizada é utilizar o valor lido de uma porta analógica não conectada, que por não estar conectada, acaba retornando valores diferentes. Nos casos em que os números aleatórios são gerados a partir de uma ação externa do arduino, como o pressionar de um botão, a leitura de um valor ou qualquer outra ação, o valor a ser utilizado para inicializar o RandomSeed, pode ser baseado no valor de millis() do arduino, que é o tempo em millissegundos já passados desde que o arduino foi ligado. Outra possibilidade seria ainda gravar na eeprom o ultimo utilizado para inicializar, e na próxima vez que o arduino inicializar o RandomSeed, o valor gravado na eeprom ser incrementado.
Como vimos, então, randomSeed é utilizado para gerar uma sequencia aleatória de números. Agora vamos ver como funciona a função random(), que é a função que retorna o número aleatório, quando desejamos um.
random() pode ser chamada com dois, ou com um parâmetros. Quando chamada com dois, significa que queremos números aleatórios entre o primeiro e o ultimo valor, por exemplo, random(10, 20) irá retornar somentes os seguintes valores {10,11,12,13,14,15,16,17,18 e 19}. Percebam que 20 não será retornado.
Quando chamada com um único parâmetro, como por exemplo, random(300), significa que irá retornar qualquer valor entre 0 e 299.
abaixo tem um exemplo retirado da página do Arduino:
https://www.arduino.cc/en/Reference/Random
long randNumber;
void setup() {
Serial.begin(9600);
// if analog input pin 0 is unconnected, random analog
// noise will cause the call to randomSeed() to generate
// different seed numbers each time the sketch runs.
// randomSeed() will then shuffle the random function.
randomSeed(analogRead(0));
}
void loop() {
// print a random number from 0 to 299
randNumber = random(300);
Serial.println(randNumber);
// print a random number from 10 to 19
randNumber = random(10, 20);
Serial.println(randNumber);
delay(50);
}
Aleatórios não repetidos
Quando projetamos um programa que necessita de valores aleatórios, há basicamente duas situações diferentes, que são os casos onde os números sorteados podem se repetir, e outras onde os números não podem se repetir.
Num bingo por exemplo, os números sorteados nunca se repetem, pois a cada valor sorteado o mesmo é removido do globo, enquanto que numa roleta de cassino os valores sorteados podem ser repetidos.
Para conseguirmos gerar números não repetidos, é necessário gerarmos uma lista de números, embaralharmos os mesmos (muda-los de posição de modo aleatório), e posteriormente lermos os números sequencialmente do início da lista até o fim. Assim garantimos que se tenhamos 10 números na lista não iremos ter sorteios repetidos nos primeiros 10 números sorteados.
Para facilitar esse processo, criei uma classe que faz esse trabalho.
/**********************************************************************************
************************************CLASSE UNIQUE RANDOM***************************
**********************************************************************************/
class UniqueRandom{
private:
int _index;
int _min;
int _max;
int _size;
int* _list;
void _init(int min, int max) {
_list = 0;
if (min < max) { _min = min; _max = max; } else { _min = max; _max = min; }
_size = _max - _min;
_index = 0;
}
public:
UniqueRandom(int max) { _init(0, max); randomize(); } //construtor com 1 parametro
UniqueRandom(int min, int max) { _init(min, max); randomize(); } //construtor com 2 parametros
void randomize() {
if (_list == 0) { _list = (int*) malloc(size() * sizeof(int)); }
for (int i=0; i<size(); i++) { _list[i] = _min+i; } //preenche a lista do menor ao maior valor
//embaralha a lista
for (int i=0; i<size(); i++) {
int r = random(0, size()); //sorteia uma posição qualquer
int aux = _list[i];
_list[i] = _list[r];
_list[r] = aux;
}
}
int next() { //retorna o proximo numero da lista
int n = _list[_index++];
if (_index >= size() ) { _index = 0;} //após recuper o ultimo numero, recomeça na posicao 0
return n;
}
int size() { return _size; }
~UniqueRandom(){ free ( _list ); } //destrutor
};
/**********************************************************************************
************************************FIM CLASSE UNIQUE RANDOM***********************
**********************************************************************************/
/**********************************************************************************
************************************SETUP / LOOP***********************************
**********************************************************************************/
UniqueRandom ur(10, 30); //declaracao do objeto unique random
void setup() {
Serial.begin(9600);
int seed = 0;
for (int i=0; i<10; i++) {
seed += ( analogRead(A0) + analogRead(A1) + analogRead(A2) + analogRead(A3) + analogRead(A4) + analogRead(A5) ) ;
delay(10);
}
randomSeed(seed);
Serial.print("Seed: ");
Serial.println(seed);
}
void loop() {
Serial.println("");
Serial.print( "Iniciando com " );
Serial.print( ur.size() );
Serial.print( " itens: " );
ur.randomize(); //gera os numeros aleatoriamente
for (int i=0; i<ur.size(); i++){
Serial.print( ur.next() );
Serial.print( " " );
}
delay(100);
}
/**********************************************************************************
************************************FIM SETUP / LOOP*******************************
**********************************************************************************/
Exemplo de uso com matriz de led 8x8
#include "LedControl.h"
/**********************************************************************************
************************************CLASSE UNIQUE RANDOM***************************
**********************************************************************************/
class UniqueRandom{
private:
int _index;
int _min;
int _max;
int _size;
int* _list;
void _init(int min, int max) {
_list = 0;
if (min < max) { _min = min; _max = max; } else { _min = max; _max = min; }
_size = _max - _min;
_index = 0;
}
public:
UniqueRandom(int max) { _init(0, max); randomize(); } //construtor com 1 parametro
UniqueRandom(int min, int max) { _init(min, max); randomize(); } //construtor com 2 parametros
void randomize() {
if (_list == 0) { _list = (int*) malloc(size() * sizeof(int)); }
for (int i=0; i<size(); i++) { _list[i] = _min+i; } //preenche a lista do menor ao maior valor
//embaralha a lista
for (int i=0; i<size(); i++) {
int r = random(0, size()); //sorteia uma posição qualquer
int aux = _list[i];
_list[i] = _list[r];
_list[r] = aux;
}
}
int next() { //retorna o proximo numero da lista
int n = _list[_index++];
if (_index >= size() ) { _index = 0;} //após recuper o ultimo numero, recomeça na posicao 0
return n;
}
int size() { return _size; }
~UniqueRandom(){ free ( _list ); } //destrutor
};
/**********************************************************************************
************************************FIM CLASSE UNIQUE RANDOM***********************
**********************************************************************************/
/*
pin 4 is connected to the DataIn
pin 6 is connected to the CLK
pin 5 is connected to LOAD
*/
LedControl lc=LedControl(4,6,5,1); //1 max7219
UniqueRandom ur(64); //declaracao do objeto unique random
/* we always wait a bit between updates of the display */
unsigned long delaytime=500;
void setup() {
int seed = 0;
for (int i=0; i<10; i++) {
seed += ( analogRead(A0) + analogRead(A1) + analogRead(A2) + analogRead(A3) + analogRead(A4) + analogRead(A5) ) ;
delay(10);
}
randomSeed(seed);
lc.shutdown(0,false);
lc.setIntensity(0,8);
lc.clearDisplay(0);
}
void loop() {
lc.clearDisplay(0);
delay(delaytime/2);
ur.randomize();
for(int i=0; i<64; i++) {
int r = ur.next();
int l = r / 8;
int c = r % 8;
delay(100);
lc.setLed(0, l, c, HIGH );
}
ur.randomize();
for(int i=0; i<64; i++) {
int r = ur.next();
int l = r / 8;
int c = r % 8;
delay(100);
lc.setLed(0, l, c, LOW );
}
delay(delaytime*2);
}
Atualização 25/11/2015 - Números do tipo double ou float (com casas decimais)
Essa semana me pediram como fazer para gerar números aleatórios com números números do tipo double ou float, ou seja, com casas decimais. Na verdade a ideia é até bem simples, vamos supor que você queira números aleatórios entre 5.58 e 9.44... considerando os números com até duas casas decimais nesse intervalo.
Nesse caso basta multiplicar o 5.58 por 100 (ou 10² ou pow(10, 2) ) o que daria um número inteiro igual a 558. Aplicando o mesmo ao 9.44 teremos 944. Se fosse com 3 casas decimais, multiplicaríamos o número por 1000 (ou 10³ ou pow(10,3) ).
Tendo convertido os dois números para inteiros, bastaria agora utilizar a função random normalmente, porém o valor retornado precisa ser divido pelo valor multiplicado anteriormente para que o mesmo volte à mesma faixa utilizada inicialmente, tendo o cuidado de armazenar o resultado em um campo do tipo double, para que as casas decimais não sejam perdidas.
Para facilitar o uso, criei um exemplo com uma função que chamei de randomDouble, onde são passados 3 valores: o valor mínimo, o valor máximo, e a quantidade de casas decimais a ser considerada:
Código:
double randomDouble(double min, double max, int numCasas){
long _min = min * pow(10, numCasas) + 0.1; //0.1--> para corrigir erro da funcao pow. funciona até 4 casas. mais que isso da erro no calculo.
long _max = max * pow(10, numCasas) + 0.1;
return (double) random(_min, _max) / pow(10, numCasas) ;
}
void setup() {
Serial.begin(9600);
randomSeed(analogRead(0));
}
void loop() {
double randNumber = randomDouble(10.20, 11.05, 2);
Serial.println(randNumber);
delay(500);
}
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