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
就是这样,均匀分布,零rand5调用。
def rand7:
seed += 1
if seed >= 7:
seed = 0
yield seed
需要事先播种。
其他回答
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。
因为1/7是一个以5为底的无限小数,所以没有(完全正确的)解可以在常数时间内运行。一个简单的解决方案是使用拒绝抽样,例如:
int i;
do
{
i = 5 * (rand5() - 1) + rand5(); // i is now uniformly random between 1 and 25
} while(i > 21);
// i is now uniformly random between 1 and 21
return i % 7 + 1; // result is now uniformly random between 1 and 7
这个循环的预期运行时间为25/21 = 1.19次迭代,但是永远循环的概率非常小。
我知道它已经被回答了,但这似乎是可以工作的,但我不能告诉你它是否有偏见。我的“测试”表明,这至少是合理的。
也许亚当·罗森菲尔德会好心地评论一下?
我(天真?)的想法是这样的:
积累rand5,直到有足够的随机位形成rand7。这最多需要2兰特。为了得到rand7,我使用累计值mod 7。
为了避免累加器溢出,由于累加器是mod 7,那么我取累加器的mod 7:
(5a + rand5) % 7 = (k*7 + (5a%7) + rand5) % 7 = ( (5a%7) + rand5) % 7
rand7()函数如下:
(我让rand5的范围是0-4,rand7也是0-6。)
int rand7(){
static int a=0;
static int e=0;
int r;
a = a * 5 + rand5();
e = e + 5; // added 5/7ths of a rand7 number
if ( e<7 ){
a = a * 5 + rand5();
e = e + 5; // another 5/7ths
}
r = a % 7;
e = e - 7; // removed a rand7 number
a = a % 7;
return r;
}
编辑:增加了1亿次试验的结果。
'Real' rand函数mod 5或7
rand5 : 平均=1.999802 0:20003944 1:19999889 2:20003690 3:19996938 4:19995539 Rand7 : 平均=3.000111 0:14282851 1:14282879 2:14284554 3:14288546 4:14292388 5:14288736 6:14280046
我的边缘7
平均数看起来不错,数字分布也不错。
Randt : 平均=3.000080 0:14288793 1:14280135 2:14287848 3:14285277 4:14286341 5:14278663 6:14292943
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
这个答案更像是一个从Rand5函数中获得最大熵的实验。因此,T有点不清楚,几乎可以肯定比其他实现慢得多。
假设0-4为均匀分布,0-6为均匀分布:
public class SevenFromFive
{
public SevenFromFive()
{
// this outputs a uniform ditribution but for some reason including it
// screws up the output distribution
// open question Why?
this.fifth = new ProbabilityCondensor(5, b => {});
this.eigth = new ProbabilityCondensor(8, AddEntropy);
}
private static Random r = new Random();
private static uint Rand5()
{
return (uint)r.Next(0,5);
}
private class ProbabilityCondensor
{
private readonly int samples;
private int counter;
private int store;
private readonly Action<bool> output;
public ProbabilityCondensor(int chanceOfTrueReciprocal,
Action<bool> output)
{
this.output = output;
this.samples = chanceOfTrueReciprocal - 1;
}
public void Add(bool bit)
{
this.counter++;
if (bit)
this.store++;
if (counter == samples)
{
bool? e;
if (store == 0)
e = false;
else if (store == 1)
e = true;
else
e = null;// discard for now
counter = 0;
store = 0;
if (e.HasValue)
output(e.Value);
}
}
}
ulong buffer = 0;
const ulong Mask = 7UL;
int bitsAvail = 0;
private readonly ProbabilityCondensor fifth;
private readonly ProbabilityCondensor eigth;
private void AddEntropy(bool bit)
{
buffer <<= 1;
if (bit)
buffer |= 1;
bitsAvail++;
}
private void AddTwoBitsEntropy(uint u)
{
buffer <<= 2;
buffer |= (u & 3UL);
bitsAvail += 2;
}
public uint Rand7()
{
uint selection;
do
{
while (bitsAvail < 3)
{
var x = Rand5();
if (x < 4)
{
// put the two low order bits straight in
AddTwoBitsEntropy(x);
fifth.Add(false);
}
else
{
fifth.Add(true);
}
}
// read 3 bits
selection = (uint)((buffer & Mask));
bitsAvail -= 3;
buffer >>= 3;
if (selection == 7)
eigth.Add(true);
else
eigth.Add(false);
}
while (selection == 7);
return selection;
}
}
每次调用Rand5添加到缓冲区的比特数目前是4/5 * 2,所以是1.6。 如果包括1/5的概率值,则增加0.05,因此增加1.65,但请参阅代码中的注释,我不得不禁用它。
调用Rand7消耗的比特数= 3 + 1/8 *(3 + 1/8 *(3 + 1/8 *(… 这是3 + 3/8 + 3/64 + 3/512…大约是3.42
通过从7中提取信息,我每次调用回收1/8*1/7位,大约0.018
这使得每次调用的净消耗为3.4比特,这意味着每一次Rand7调用到Rand5的比率为2.125。最优值应该是2.1。
我可以想象这种方法比这里的许多其他方法都要慢得多,除非调用Rand5的代价非常昂贵(比如调用一些外部熵源)。