サイコロの出目確率

2020.05.07

Javaプログラミング

サイコロは、卓上ゲームなどに使われる道具で乱数を発生するときに使われます。一般的なものは正６面体で各面に１個から６個の点が記されています。さらに、対面の数字の和が７になるように記されています。具体的には１の裏は６、２の裏は５、３の裏は４です。

ここでは、乱数で１から６の数字を複数回発生し、それらの値をサイコロの出目（振って出た数字）としたときに、１から６の値が均等に現れるかどうかを確認します。

詳しい処理の内容は、以下のソースコードと解説を参照してください。

Javaソースコード

以下が、Java ソースコードです。

Dice.java

ダウンロード

public class Dice {
	public static void main(String[] args) {
		// サイコロを振る回数
		int count = 100000;
		// 出目数
		int deme_num[] = new int[ 6 ];

		// 各出目数に0を格納
		for ( int i = 1; i <= 6; ++ i ) deme_num[ i - 1 ] = 0;  

		// 100000回乱数を発生（サイコロを振る）
		for ( int i = 1; i <= count; ++ i ) {
			// 1から6の乱数を発生
			int deme =  (int)( Math.random() * 6.0 ) + 1;

			// 出目(deme)の配列にに1を足す
			++ deme_num[ deme - 1 ];  
		}

		// 結果を表示
		for ( int i = 1; i <= 6; ++ i ) {
			System.out.println( "出目" + i + ":"
				+ deme_num[ i - 1 ] + "回"
				+ "  確率:"
				+  (double)deme_num[ i - 1 ] /  (double)count * 100.0 + "％" );
		}
	}
}

実行結果

コンパイルソースコードが「ANSI」の場合

C:\talavax\javasample>javac -encoding sjis Dice.java

コンパイルソースコードが「UTF-8」の場合

C:\talavax\javasample>javac Dice.java

実行

C:\talavax\javasample>java Dice

出力結果

出目1:16731回  確率:16.730999999999998％
出目2:16552回  確率:16.552％
出目3:16689回  確率:16.689％
出目4:16504回  確率:16.503999999999998％
出目5:16645回  確率:16.645％
出目6:16879回  確率:16.878999999999998％

実行結果は、毎回違います。

各出目（１～６）の確率が１／６≒０．１６６６６６．．．（１６．６６６６．．．％）に近ければ均等に出現しているといえます。この出現確率はサイコロを振る回数によって変わります。一般的には、サイコロを振る回数が多いほど確率が均等になります。この実行結果では、出現確率が16.50～16.88％に収まっているので、ほぼ均等であるといえます。乱数を利用するゲーム（トランプ、麻雀、じゃんけん等）で使用するには問題ないレベルだと思います。

乱数を発生するプログラムを自作する場合、このようなプログラムによって出現確率を確認することができます。うまく自作できていない場合、出目の回数に偏りが出ます。

Javaソースコードの解説

ここからソースコードを順番に解説していきます。

public class Dice {

クラス名を、Diceとしています。

003
004

		// サイコロを振る回数
		int count = 100000;

サイコロを振る回数(count=100000)を宣言しています。

005
006

		// 出目数
		int deme_num[] = new int[ 6 ];

各出目の回数を格納する配列を宣言しています。

008
009

		// 各出目数に0を格納
		for ( int i = 1; i <= 6; ++ i ) deme_num[ i - 1 ] = 0;

各出目の回数に0を代入しています。

このプログラムでは、deme_num[ 0 ]は出目１の回数、deme_num[ 1 ]は出目２の回数、deme_num[ 2 ]は出目３の回数、deme_num[ 3 ]は出目４の回数、deme_num[ 4 ]は出目５の回数、deme_num[ 5 ]は出目６の回数を格納しています。

011
012

		// 100000回乱数を発生（サイコロを振る）
		for ( int i = 1; i <= count; ++ i ) {

for文でcount回のループしています。

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014

			// 1から6の乱数を発生
			int deme =  (int)( Math.random() * 6.0 ) + 1;

１～６の乱数をMath.randomメソッドを使って発生し、int型の変数demeに格納しています。

Math.random()は0.0から1.0未満の値を発生するので、"Math.random()*6.0"は0.0～6.0未満の値を発生します。これをint型で型キャストすると0～5の整数値になります("(int)(Math.random()*6.0)"の部分)。型キャストした値の小数点以下は切り捨てになるので6に近い値5.9999でも5になります。最後に1を足すと1～6の乱数になります。

Math.randomメソッド

public static double Math.random()

・乱数を返します。

  パラメータ なし

  戻り値     0.0以上、1.0未満の乱数

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017

			// 出目(deme)の配列にに1を足す
			++ deme_num[ deme - 1 ];

配列deme_numの添え字deme-1の値をインクリメント(1を足す)します。変数demeには１～６の値が格納されていますが、配列の添え字は０からなのでdeme_num[ deme - 1 ]をインクリメントします。

		// 結果を表示
		for ( int i = 1; i <= 6; ++ i ) {
			System.out.println( "出目" + i + ":"
				+ deme_num[ i - 1 ] + "回"
				+ "  確率:"
				+  (double)deme_num[ i - 1 ] /  (double)count * 100.0 + "％" );
		}