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
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)
其他回答
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:)
以下是我的发现:
Random5产生1~5的范围，随机分布 如果我们运行3次并将它们加在一起，我们将得到3~15个随机分布的范围 在3~15范围内执行算术 (3~15) - 1 = (2~14) (2~14)/2 = (1~7)
然后我们得到1~7的范围，这是我们正在寻找的Random7。
这里是我的一般实现，在给定一个范围为[0,B-1]的均匀发生器的情况下，生成范围为[0,N-1]的均匀。
public class RandomUnif {
public static final int BASE_NUMBER = 5;
private static Random rand = new Random();
/** given generator, returns uniform integer in the range 0.. BASE_NUMBER-1
public static int randomBASE() {
return rand.nextInt(BASE_NUMBER);
}
/** returns uniform integer in the range 0..n-1 using randomBASE() */
public static int randomUnif(int n) {
int rand, factor;
if( n <= 1 ) return 0;
else if( n == BASE_NUMBER ) return randomBASE();
if( n < BASE_NUMBER ) {
factor = BASE_NUMBER / n;
do
rand = randomBASE() / factor;
while(rand >= n);
return rand;
} else {
factor = (n - 1) / BASE_NUMBER + 1;
do {
rand = factor * randomBASE() + randomUnif(factor);
} while(rand >= n);
return rand;
}
}
}
不是特别高效，但一般和紧凑。对基生成器的均值调用:
n calls
2 1.250
3 1.644
4 1.252
5 1.000
6 3.763
7 3.185
8 2.821
9 2.495
10 2.250
11 3.646
12 3.316
13 3.060
14 2.853
15 2.650
16 2.814
17 2.644
18 2.502
19 2.361
20 2.248
21 2.382
22 2.277
23 2.175
24 2.082
25 2.000
26 5.472
27 5.280
28 5.119
29 4.899
这个怎么样
rand5 () % + rand5 (2) + 2 (2) % + rand5 rand5 () (2) % + rand5 % + rand5 (2) 2
不确定这是均匀分布的。有什么建议吗?
这个问题的主要概念是关于正态分布的，这里提供了一个简单的递归解决这个问题的方法
假设我们已经在我们的作用域中有rand5():
def rand7():
# twoway = 0 or 1 in the same probability
twoway = None
while not twoway in (1, 2):
twoway = rand5()
twoway -= 1
ans = rand5() + twoway * 5
return ans if ans in range(1,8) else rand7()
解释
我们可以把这个程序分成两个部分:
循环rand5()直到我们找到1或2，这意味着我们有1/2的概率在变量中有1或2 复合ans by rand5() + twoway * 5，这正是rand10()的结果，如果这不符合我们的需要(1~7)，然后我们再次运行rand7。
附注:我们不能在第二部分直接运行while循环，因为双向的每个概率都需要是单独的。
但是有一个权衡，因为第一部分中的while循环和return语句中的递归，这个函数不能保证执行时间，它实际上是无效的。
结果
我做了一个简单的测试来观察我的答案的分布。
result = [ rand7() for x in xrange(777777) ]
ans = {
1: 0,
2: 0,
3: 0,
4: 0,
5: 0,
6: 0,
7: 0,
}
for i in result:
ans[i] += 1
print ans
它给了
{1: 111170, 2: 110693, 3: 110651, 4: 111260, 5: 111197, 6: 111502, 7: 111304}
因此，我们可以知道这个答案是正态分布。
简单的答案
如果你不关心这个函数的执行时间，下面是一个基于我上面给出的答案的简化答案:
def rand7():
ans = rand5() + (rand5()-1) * 5
return ans if ans < 8 else rand7()
这增加了大于8的值的概率，但这可能是这个问题的最短答案。
