乱数について
c#の乱数の作成について気をつけておくことがあります。
一般のプログラムで使われる乱数
0から99までの乱数を50個作成するプログラム
NGサンプル
次のプログラムは、高速で、新しい乱数を作成するプログラムになります。
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
var rnd = new Random();
Console.Write($"{rnd.Next(100)} ");
Console.WriteLine(Environment.TickCount);
}Environment.TickCountについて
// 概要:
// システム起動後のミリ秒単位の経過時間を取得します
// 戻り値:
// コンピューターが最後に起動してからの経過時間（ミリ秒(int型））実行結果
TickCountが同じ場合、同じ乱数が生成されています
37 18134312 37 18134312 37 18134312 ・ ・ 同じ結果が続きます ・ 37 18134312 37 18134312 72 18134328 72 18134328 ・ ・ 同じ結果が続きます ・ 72 18134328 72 18134328 72 18134328 ・ ・ ・
同じ乱数が生成される理由
１ミリ秒の間に作成されたインスタンスは、同じ乱数が生成されます。
これは、乱数が種（インスタンス化されるときの引数）をベースに作成されるので、同じ種でインスタンスが作成された場合、乱数も同じものが生成されるためです。
new Random();のように引数のないコンストラクタで作成すると、種は次のようにセットされます。
.NET Framework
System.Randomクラスが使用され、内部で線形合同法というアルゴリズムが実装されています
.NET Core
一方、.NET CoreではSystem.Randomクラスの代わりに、Mersenne Twisterと呼ばれるアルゴリズムが実装されたSystem.Randomの改良版であるSystem.RandomNumberGeneratorが使用されるようになっています。
Mersenne Twisterは線形合同法よりも乱数の品質が高く、周期も長いため、よりランダムな乱数を生成できます。また、System.RandomNumberGeneratorは、暗号学的な乱数生成に使用される暗号論的に安全な乱数ジェネレーターであるSystem.Security.Cryptography.RandomNumberGeneratorというクラスをラップしているため、より高いセキュリティレベルでの乱数生成が可能です。
ただし、一般的なアプリケーションでは、線形合同法による乱数生成でも十分であり、Mersenne Twisterや暗号論的に安全な乱数ジェネレーターを使用する必要はありません。より高度なアプリケーションやセキュリティが必要な場合には、適切な乱数ジェネレーターを選択することが重要です。
.NET
.NET 6でも、乱数生成にはSystem.Randomクラスが使用されます。ただし、.NET 6では、ランタイムの最適化により、より高速な乱数生成が期待できます。
例えば、.NET 6では、ランタイムが提供する新しい機能の一つである「Vector API」を使用することができます。これにより、CPUのSIMD（Single Instruction Multiple Data）命令を使用して、複数の乱数を一度に生成することができます。これにより、より高速で効率的な乱数生成が可能になります。
また、.NET 6では、ランタイムの最適化により、乱数生成がさらに高速化されます。例えば、ランタイムが JIT コンパイル時に、より効率的な乱数生成コードを生成することができます。
しかし、最適な乱数生成方法はアプリケーションの目的によって異なるため、必要に応じて適切な乱数生成方法を選択することが重要です。
対応策
インスタンスを都度作成しないようにすればいいです。
rnd.Next(100)は乱数の種が変わらなければ、次に新しい乱数を取得できますので、インスタンスの作成を１度きりにすることで対応します。
var rnd = new Random();
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
Console.Write($"{rnd.Next(100)} ");
Console.WriteLine(Environment.TickCount);
}実行結果
TickCountが同じ場合でも、乱数がきちんと生成されています
55 24564531 54 24564531 92 24564531 4 24564531 65 24564531 32 24564546 54 24564546 50 24564546 70 24564546 ・ ・ 省略（違う結果） ・ 80 24564546 71 24564546 8 24564546 98 24564546 43 24564546 87 24564562 42 24564562 80 24564562 85 24564562 81 24564562 29 24564578 83 24564578