给定一个函数,它产生的是1到5之间的随机整数,写一个函数,它产生的是1到7之间的随机整数。
当前回答
对于范围[1,5]到[1,7],这相当于用一个5面骰子滚动一个7面骰子。
然而,如果不“浪费”随机性(或者在最坏的情况下永远运行),就无法做到这一点,因为7的所有质因数(即7)都不能整除5。因此,最好的方法是使用拒绝抽样来获得任意接近于不“浪费”随机性的结果(例如,将多个5面骰子摇到5^n“足够接近”7的幂)。这个问题的解决方案已经在其他答案中给出了。
更一般地说,用p面骰子掷k面骰子的算法将不可避免地“浪费”随机性(并且在最坏的情况下永远运行),除非“每个质数能除k也能除p”,根据B. Kloeckner的“用骰子模拟骰子”中的引理3。例如,举一个更实际的例子,p是2的幂,k是任意的。在这种情况下,这种“浪费”和无限的运行时间是不可避免的,除非k也是2的幂。
其他回答
简单的解决方案已经被很好地覆盖了:为一个random7结果取两个random5样本,如果结果超出了产生均匀分布的范围,就重新做一次。如果你的目标是减少对random5的调用次数,这是非常浪费的——对于每个random7输出,对random5的平均调用次数是2.38,而不是2,这是由于丢弃样本的数量。
你可以通过使用更多的random5输入一次生成多个random7输出来做得更好。对于使用31位整数计算的结果,最优结果是使用12次调用random5生成9个random7输出,平均每个输出调用1.34次。它是高效的,因为244140625个结果中只有2018983个需要废弃,或者不到1%。
Python演示:
def random5():
return random.randint(1, 5)
def random7gen(n):
count = 0
while n > 0:
samples = 6 * 7**9
while samples >= 6 * 7**9:
samples = 0
for i in range(12):
samples = samples * 5 + random5() - 1
count += 1
samples //= 6
for outputs in range(9):
yield samples % 7 + 1, count
samples //= 7
count = 0
n -= 1
if n == 0: break
>>> from collections import Counter
>>> Counter(x for x,i in random7gen(10000000))
Counter({2: 1430293, 4: 1429298, 1: 1428832, 7: 1428571, 3: 1428204, 5: 1428134, 6: 1426668})
>>> sum(i for x,i in random7gen(10000000)) / 10000000.0
1.344606
这里有很多解决方案没有产生均匀分布,许多评论指出了这一点,但这个问题并没有把它作为一个要求。最简单的解决方案是:
int rand_7() { return rand_5(); }
1 - 5范围内的随机整数显然在1 - 7范围内。从技术上讲,最简单的解决方法是返回一个常数,但那太琐碎了。
然而,我认为rand_5函数的存在是一个转移注意力的问题。假设问题是“生成一个均匀分布的伪随机数生成器,输出范围为1 - 7”。这是一个简单的问题(技术上不简单,但已经解决了,所以您可以查阅它)。
另一方面,如果问题被解释为你实际上有一个真正的随机数生成器,用于范围为1 - 5的整数(而不是伪随机),那么解决方案是:
1) examine the rand_5 function
2) understand how it works
3) profit
我想到了一个解决这个问题的有趣方法,想和大家分享一下。
function rand7() {
var returnVal = 4;
for (var n=0; n<3; n++) {
var rand = rand5();
if (rand==1||rand==2){
returnVal+=1;
}
else if (rand==3||rand==4) {
returnVal-=1;
}
}
return returnVal;
}
我构建了一个测试函数,循环rand7() 10,000次,将所有返回值相加,然后除以10,000。如果rand7()工作正常,我们计算的平均值应该是4 -例如,(1+2+3+4+5+6+7 / 7)= 4。在做了多次测试后,平均值确实是4:)
这是我的,它试图从多个rand5()函数调用中重新创建Math.random(),通过使用“加权分数”(?)重新构造一个单位间隔(Math.random()的输出范围)。然后使用这个随机单位间隔产生一个1到7之间的随机整数:
function rand5(){
return Math.floor(Math.random()*5)+1;
}
function rand7(){
var uiRandom=0;
var div=1;
for(var i=0; i<7; i++){
div*=5;
var term=(rand5()-1)/div;
uiRandom+=term;
}
//return uiRandom;
return Math.floor(uiRandom*7)+1;
}
解释一下:我们取一个0-4之间的随机整数(只是rand5()-1),然后将每个结果乘以1/ 5,1 / 25,1 /125,…然后把它们加起来。这类似于二元加权分数的工作原理;相反,我认为我们将其称为五(以5为底)加权分数:产生一个从0 - 0.999999作为一系列(1/5)^n项的数字。
修改函数以获取任何输入/输出随机整数范围应该是简单的。上面的代码可以在重写为闭包时进行优化。
或者,我们也可以这样做:
function rand5(){
return Math.floor(Math.random()*5)+1;
}
function rand7(){
var buffer=[];
var div=1;
for (var i=0; i<7; i++){
buffer.push((rand5()-1).toString(5));
div*=5;
}
var n=parseInt(buffer.join(""),5);
var uiRandom=n/div;
//return uiRandom;
return Math.floor(uiRandom*7)+1;
}
我们不需要费力地构造一个五进制(以5为基数)加权分数,而是实际地构造一个五进制数,并将其转化为一个分数(0—0.9999…和前面一样),然后从那里计算随机的1- 7位数字。
上面的结果(代码片段#2:运行3次,每次100,000次调用):
1: 14263; 2: 14414; 3: 14249; 4: 14109; 5: 14217; 6: 14361; 7: 14387 1: 14205; 2: 14394; 3: 14238; 4: 14187; 5: 14384; 6: 14224; 7: 14368 1: 14425; 2: 14236; 3: 14334; 4: 14232; 5: 14160; 6: 14320; 7: 14293
为什么不除以5再乘以7,然后四舍五入呢?(当然,你必须使用浮点数no.)
它比其他解决方案更简单、更可靠(真的吗?)例如,在Python中:
def ranndomNo7():
import random
rand5 = random.randint(4) # Produces range: [0, 4]
rand7 = int(rand5 / 5 * 7) # /5, *7, +0.5 and floor()
return rand7
这不是很容易吗?