给定一个生成1到5rand5()范围内随机整数的函数，编写一个生成1到7rand7()范围内随机整数的函数

在我建议的解决方案中，我只调用rand5一次

真正的解决方案

float rand7()
{
    return (rand5() * 7.0) / 5.0 ;
}

这里的分布是缩放的，所以它直接取决于rand5的分布

整数解

int rand7()
{
    static int prev = 1;

    int cur = rand5();

    int r = cur * prev; // 1-25

    float f = r / 4.0; // 0.25-6.25

    f = f - 0.25; // 0-6

    f = f + 1.0; // 1-7

    prev = cur;

    return (int)f;
}

这里的分布取决于rand7(i) ~ rand5(i) * rand5(i-1)

rand7(0) ~ rand5(0) * 1

extern int r5();

int r7() {
    return ((r5() & 0x01) << 2 ) | ((r5() & 0x01) << 1 ) | (r5() & 0x01);
}

我首先想到的是这个。但我不知道它是否均匀分布。 在python中实现

进口随机 def rand5 (): 返回random.randint(1、5) def rand7 (): 返回((rand5() -1) * rand5()) %7)+1

def rand5():
    return random.randint(1,5)    #return random integers from 1 to 5

def rand7():
    rand = rand5()+rand5()-1
    if rand > 7:                  #if numbers > 7, call rand7() again
        return rand7()
    print rand%7 + 1

我想这将是最简单的解决方案，但到处都有人建议5*rand5() + rand5() - 5，如http://www.geeksforgeeks.org/generate-integer-from-1-to-7-with-equal-probability/。 有人能解释一下rand5()+rand5()-1有什么问题吗

下面是Adam回答的Python实现。

import random

def rand5():
    return random.randint(1, 5)

def rand7():
    while True:
        r = 5 * (rand5() - 1) + rand5()
        #r is now uniformly random between 1 and 25
        if (r <= 21):
            break
    #result is now uniformly random between 1 and 7
    return r % 7 + 1

我喜欢把我正在研究的算法扔进Python，这样我就可以摆弄它们，我想我把它贴在这里，希望它对外面的人有用，而不是花很长时间来拼凑。

int rand7() {
    int value = rand5()
              + rand5() * 2
              + rand5() * 3
              + rand5() * 4
              + rand5() * 5
              + rand5() * 6;
    return value%7;
}

与选定的解决方案不同，该算法将在常数时间内运行。然而，它对rand5的调用比所选解决方案的平均运行时间多2次。

请注意，这个生成器并不完美(数字0比任何其他数字都有0.0064%的可能性)，但对于大多数实际目的，保证恒定的时间可能比这种不准确性更重要。

解释

这个解源于数字15624能被7整除的事实，因此，如果我们可以随机且均匀地生成从0到15624的数字，然后对7取余，我们就可以得到一个近乎均匀的rand7生成器。将rand5滚动6次，将0到15624之间的数字统一生成，并使用这些数字组成以5为基数的数字，如下所示:

rand5 * 5^5 + rand5 * 5^4 + rand5 * 5^3 + rand5 * 5^2 + rand5 * 5 + rand5

mod 7的属性允许我们稍微简化一下方程:

5^5 = 3 mod 7
5^4 = 2 mod 7
5^3 = 6 mod 7
5^2 = 4 mod 7
5^1 = 5 mod 7

So

rand5 * 5^5 + rand5 * 5^4 + rand5 * 5^3 + rand5 * 5^2 + rand5 * 5 + rand5

就变成了

rand5 * 3 + rand5 * 2 + rand5 * 6 + rand5 * 4 + rand5 * 5 + rand5

理论

15624这个数字不是随机选择的，而是可以用费马小定理来发现的，该定理指出，如果p是质数，那么

a^(p-1) = 1 mod p

这就得到，

(5^6)-1 = 0 mod 7

(5^6)-1等于

4 * 5^5 + 4 * 5^4 + 4 * 5^3 + 4 * 5^2 + 4 * 5 + 4

这是一个以5为底的数，因此我们可以看到，这种方法可以用于从任何随机数发生器到任何其他随机数发生器。尽管在使用指数p-1时总是会引入对0的小偏差。

为了更准确地推广这种方法，我们可以有这样一个函数:

def getRandomconverted(frm, to):
    s = 0
    for i in range(to):
        s += getRandomUniform(frm)*frm**i
    mx = 0
    for i in range(to):
        mx = (to-1)*frm**i 
    mx = int(mx/to)*to # maximum value till which we can take mod
    if s < mx:
        return s%to
    else:
        return getRandomconverted(frm, to)