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
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。
其他回答
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
为什么不除以5再乘以7，然后四舍五入呢?(当然，你必须使用浮点数no.)
它比其他解决方案更简单、更可靠(真的吗?)例如，在Python中:
def ranndomNo7():
import random
rand5 = random.randint(4) # Produces range: [0, 4]
rand7 = int(rand5 / 5 * 7) # /5, *7, +0.5 and floor()
return rand7
这不是很容易吗?
这里似乎没有提到的另一个答案:
int rand7() {
int r = 7 / 2;
for (int i = 0; i < 28; i++)
r = ((rand5() - 1) * 7 + r) / 5;
return r + 1;
}
在每次迭代中，r是一个0到6之间的随机值。它被追加(以7为基数)到一个0到4(包括4)之间的随机值，结果除以5，得到一个0到6(包括6)范围内的新随机值。R开始时有很大的偏差(R = 3是非常有偏差的!)，但每次迭代都将偏差除以5。
这种方法不是完全均匀的;然而，偏差是微乎其微的。数量级为1/(2**64)这种方法的重要之处在于它具有恒定的执行时间(假设rand5()也具有恒定的执行时间)。理论上不需要担心一个不走运的调用可能永远迭代地选择坏值。
此外，还有一个讽刺的回答(有意无意，它已经被覆盖了):
1-5已经在1-7的范围内，因此下面是一个有效的实现:
int rand7() {
return rand5();
}
问题没有要求均匀分布。
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。
与Martin的答案相似，但却很少抛弃熵:
int rand7(void) {
static int m = 1;
static int r = 0;
for (;;) {
while (m <= INT_MAX / 5) {
r = r + m * (rand5() - 1);
m = m * 5;
}
int q = m / 7;
if (r < q * 7) {
int i = r % 7;
r = r / 7;
m = q;
return i + 1;
}
r = r - q * 7;
m = m - q * 7;
}
}
在这里，我们在0到m-1之间建立一个随机值，并尝试通过添加尽可能多的状态来最大化m，而不会溢出(INT_MAX是C中适合int的最大值，或者您可以将其替换为任何在您的语言和体系结构中有意义的大值)。
然后;如果r落在能被7整除的最大可能区间内，那么它包含一个可行的结果，我们可以将这个区间除以7，取余数作为我们的结果，并将剩余的值返回到熵池。否则r在另一个不均匀的区间内我们就必须抛弃这个不拟合区间重新启动熵池。
与这里的流行答案相比，它调用rand5()的频率平均减少了一半。
为了提高性能，可以将除法分解为琐碎的比特旋转和lut。
