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)

Here's a solution that fits entirely within integers and is within about 4% of optimal (i.e. uses 1.26 random numbers in {0..4} for every one in {0..6}). The code's in Scala, but the math should be reasonably clear in any language: you take advantage of the fact that 7^9 + 7^8 is very close to 5^11. So you pick an 11 digit number in base 5, and then interpret it as a 9 digit number in base 7 if it's in range (giving 9 base 7 numbers), or as an 8 digit number if it's over the 9 digit number, etc.:

abstract class RNG {
  def apply(): Int
}

class Random5 extends RNG {
  val rng = new scala.util.Random
  var count = 0
  def apply() = { count += 1 ; rng.nextInt(5) }
}

class FiveSevener(five: RNG) {
  val sevens = new Array[Int](9)
  var nsevens = 0
  val to9 = 40353607;
  val to8 = 5764801;
  val to7 = 823543;
  def loadSevens(value: Int, count: Int) {
    nsevens = 0;
    var remaining = value;
    while (nsevens < count) {
      sevens(nsevens) = remaining % 7
      remaining /= 7
      nsevens += 1
    }
  }
  def loadSevens {
    var fivepow11 = 0;
    var i=0
    while (i<11) { i+=1 ; fivepow11 = five() + fivepow11*5 }
    if (fivepow11 < to9) { loadSevens(fivepow11 , 9) ; return }
    fivepow11 -= to9
    if (fivepow11 < to8) { loadSevens(fivepow11 , 8) ; return }
    fivepow11 -= to8
    if (fivepow11 < 3*to7) loadSevens(fivepow11 % to7 , 7)
    else loadSevens
  }
  def apply() = {
    if (nsevens==0) loadSevens
    nsevens -= 1
    sevens(nsevens)
  }
}

如果你将一个测试粘贴到解释器中(实际上是REPL)，你会得到:

scala> val five = new Random5
five: Random5 = Random5@e9c592

scala> val seven = new FiveSevener(five)
seven: FiveSevener = FiveSevener@143c423

scala> val counts = new Array[Int](7)
counts: Array[Int] = Array(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)

scala> var i=0 ; while (i < 100000000) { counts( seven() ) += 1 ; i += 1 }
i: Int = 100000000

scala> counts
res0: Array[Int] = Array(14280662, 14293012, 14281286, 14284836, 14287188,
14289332, 14283684)

scala> five.count
res1: Int = 125902876

分布很好，很平坦(在每个箱子中，10^8的1/7大约在10k范围内，就像预期的近似高斯分布一样)。

我不喜欢从1开始的范围，所以我将从0开始:-)

unsigned rand5()
{
    return rand() % 5;
}

unsigned rand7()
{
    int r;

    do
    {
        r =         rand5();
        r = r * 5 + rand5();
        r = r * 5 + rand5();
        r = r * 5 + rand5();
        r = r * 5 + rand5();
        r = r * 5 + rand5();
    } while (r > 15623);

    return r / 2232;
}

首先，我在1点上移动ramdom5() 6次，得到7个随机数。 其次，将7个数相加得到公和。 第三，除法的余数是7。 最后加1，得到从1到7的结果。 这个方法给出了在1到7的范围内获得数字的相等概率，除了1。1的概率略高。

public int random7(){
    Random random = new Random();
    //function (1 + random.nextInt(5)) is given
    int random1_5 = 1 + random.nextInt(5); // 1,2,3,4,5
    int random2_6 = 2 + random.nextInt(5); // 2,3,4,5,6
    int random3_7 = 3 + random.nextInt(5); // 3,4,5,6,7
    int random4_8 = 4 + random.nextInt(5); // 4,5,6,7,8
    int random5_9 = 5 + random.nextInt(5); // 5,6,7,8,9
    int random6_10 = 6 + random.nextInt(5); //6,7,8,9,10
    int random7_11 = 7 + random.nextInt(5); //7,8,9,10,11

    //sumOfRandoms is between 28 and 56
    int sumOfRandoms = random1_5 + random2_6 + random3_7 + 
                       random4_8 + random5_9 + random6_10 + random7_11;
    //result is number between 0 and 6, and
    //equals 0 if sumOfRandoms = 28 or 35 or 42 or 49 or 56 , 5 options
    //equals 1 if sumOfRandoms = 29 or 36 or 43 or 50, 4 options
    //equals 2 if sumOfRandoms = 30 or 37 or 44 or 51, 4 options
    //equals 3 if sumOfRandoms = 31 or 38 or 45 or 52, 4 options
    //equals 4 if sumOfRandoms = 32 or 39 or 46 or 53, 4 options
    //equals 5 if sumOfRandoms = 33 or 40 or 47 or 54, 4 options
    //equals 6 if sumOfRandoms = 34 or 41 or 48 or 55, 4 options
    //It means that the probabilities of getting numbers between 0 and 6 are almost equal.
    int result = sumOfRandoms % 7;
    //we should add 1 to move the interval [0,6] to the interval [1,7]
    return 1 + result;
}

对于0-7的值，你有以下内容:

0 000
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
7 111

从左到右，Rand5()有p(1) ={2/ 5,2 / 5,3 /5}。因此，如果我们补这些概率分布(~Rand5())，我们应该能够使用它来生成我们的数字。我稍后会给出解决方案。有人有什么想法吗?

R

面对这么复杂的答案，我觉得自己很蠢。

为什么不能:

int random1_to_7()
{
  return (random1_to_5() * 7) / 5;  
}

?