简单高效:

int rand7 ( void )
{
    return 4; // this number has been calculated using
              // rand5() and is in the range 1..7
}

(灵感来自你最喜欢的“程序员”卡通?)

该算法将rand5的调用次数减少到理论最小值7/5。通过产生接下来的5个rand7数字来调用它7次。

没有任何随机位的拒绝，也不可能一直等待结果。

#!/usr/bin/env ruby

# random integer from 1 to 5
def rand5
    STDERR.putc '.'
    1 + rand( 5 )
end

@bucket = 0
@bucket_size = 0

# random integer from 1 to 7
def rand7
    if @bucket_size == 0
        @bucket = 7.times.collect{ |d| rand5 * 5**d }.reduce( &:+ )
        @bucket_size = 5
    end

    next_rand7 = @bucket%7 + 1

    @bucket      /= 7
    @bucket_size -= 1

    return next_rand7
end

35.times.each{ putc rand7.to_s }

我想我有四个答案，两个给出了像@Adam Rosenfield那样的精确解决方案，但没有无限循环问题，另外两个几乎完美的解决方案，但执行速度比第一个更快。

最好的精确解决方案需要7次调用rand5，但为了理解，让我们继续。

方法一:精确

Adam的答案的优点在于它给出了一个完美的均匀分布，并且只需要两次调用rand5()的概率非常高(21/25)。然而，最坏的情况是无限循环。

下面的第一个解决方案也给出了一个完美的均匀分布，但总共需要对rand5进行42次调用。没有无限循环。

下面是一个R的实现:

rand5 <- function() sample(1:5,1)

rand7 <- function()  (sum(sapply(0:6, function(i) i + rand5() + rand5()*2 + rand5()*3 + rand5()*4 + rand5()*5 + rand5()*6)) %% 7) + 1

对于不熟悉R的人，这里是一个简化版本:

rand7 = function(){
  r = 0 
  for(i in 0:6){
    r = r + i + rand5() + rand5()*2 + rand5()*3 + rand5()*4 + rand5()*5 + rand5()*6
  }
  return r %% 7 + 1
}

rand5的分布将被保留。如果我们计算一下，循环的7次迭代中的每一次都有5^6个可能的组合，因此可能组合的总数为(7 * 5^6)%% 7 = 0。因此，我们可以将生成的随机数分成7个相等的组。有关这方面的更多讨论，请参见方法二。

以下是所有可能的组合:

table(apply(expand.grid(c(outer(1:5,0:6,"+")),(1:5)*2,(1:5)*3,(1:5)*4,(1:5)*5,(1:5)*6),1,sum) %% 7 + 1)

    1     2     3     4     5     6     7 
15625 15625 15625 15625 15625 15625 15625 

我认为这很容易证明亚当的方法运行得快得多。在Adam的解中有42次或更多的rand5调用的概率非常小((4/25)^21 ~ 10^(-17))。

方法2 -不精确

现在是第二个方法，它几乎是统一的，但需要6次调用rand5:

rand7 <- function() (sum(sapply(1:6,function(i) i*rand5())) %% 7) + 1

以下是一个简化版本:

rand7 = function(){
  r = 0 
  for(i in 1:6){
    r = r + i*rand5()
  }
  return r %% 7 + 1
}

这实际上是方法1的一次迭代。如果我们生成所有可能的组合，结果计数如下:

table(apply(expand.grid(1:5,(1:5)*2,(1:5)*3,(1:5)*4,(1:5)*5,(1:5)*6),1,sum) %% 7 + 1)

   1    2    3    4    5    6    7 
2233 2232 2232 2232 2232 2232 2232

一个数字将在5^6 = 15625次试验中再次出现。

现在，在方法1中，通过将1加到6，我们将数字2233移动到每个连续的点上。因此，组合的总数将匹配。这是可行的，因为5^ 6% % 7 = 1，然后我们做了7个适当的变化，所以(7 * 5^ 6% % 7 = 0)。

方法三:精确

如果理解了方法1和2的参数，接下来就是方法3，它只需要7次调用rand5。在这一点上，我觉得这是精确解决方案所需的最少调用数。

下面是一个R的实现:

rand5 <- function() sample(1:5,1)

rand7 <- function()  (sum(sapply(1:7, function(i) i * rand5())) %% 7) + 1

对于不熟悉R的人，这里是一个简化版本:

rand7 = function(){
  r = 0 
  for(i in 1:7){
    r = r + i * rand5()
  }
  return r %% 7 + 1
}

rand5的分布将被保留。如果我们计算一下，循环的7次迭代中的每一次都有5个可能的结果，因此可能组合的总数为(7 * 5)%% 7 = 0。因此，我们可以将生成的随机数分成7个相等的组。有关这方面的更多讨论，请参见方法一和方法二。

以下是所有可能的组合:

table(apply(expand.grid(0:6,(1:5)),1,sum) %% 7 + 1)

1 2 3 4 5 6 7  
5 5 5 5 5 5 5 

我认为这很直接地证明了亚当的方法仍然运行得更快。在Adam的解中有7次或更多的rand5调用的概率仍然很小((4/25)^3 ~ 0.004)。

方法4 -不精确

这是第二种方法的一个小变化。它几乎是统一的，但需要7次调用rand5，这是一个额外的方法2:

rand7 <- function() (rand5() + sum(sapply(1:6,function(i) i*rand5())) %% 7) + 1

以下是一个简化版本:

rand7 = function(){
  r = 0 
  for(i in 1:6){
    r = r + i*rand5()
  }
  return (r+rand5()) %% 7 + 1
}

如果我们生成所有可能的组合，结果计数如下:

table(apply(expand.grid(1:5,(1:5)*2,(1:5)*3,(1:5)*4,(1:5)*5,(1:5)*6,1:5),1,sum) %% 7 + 1)

    1     2     3     4     5     6     7 
11160 11161 11161 11161 11161 11161 11160

在5^7 = 78125次试验中，有两个数字会少出现一次。在大多数情况下，我可以接受。

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。

下面使用随机数发生器在{1,2,3,4,5,6,7}上产生均匀分布，在{1,2,3,4,5}上产生均匀分布。代码很混乱，但逻辑很清晰。

public static int random_7(Random rg) {
    int returnValue = 0;
    while (returnValue == 0) {
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            returnValue = (returnValue << 1) + SimulateFairCoin(rg);
        }
    }
    return returnValue;
}

private static int SimulateFairCoin(Random rg) {
    while (true) {
        int flipOne = random_5_mod_2(rg);
        int flipTwo = random_5_mod_2(rg);

        if (flipOne == 0 && flipTwo == 1) {
            return 0;
        }
        else if (flipOne == 1 && flipTwo == 0) {
            return 1;
        }
    }
}

private static int random_5_mod_2(Random rg) {
    return random_5(rg) % 2;
}

private static int random_5(Random rg) {
    return rg.Next(5) + 1;
}    

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