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)。

以下是我的回答:

static struct rand_buffer {
  unsigned v, count;
} buf2, buf3;

void push (struct rand_buffer *buf, unsigned n, unsigned v)
{
  buf->v = buf->v * n + v;
  ++buf->count;
}

#define PUSH(n, v)  push (&buf##n, n, v)

int rand16 (void)
{
  int v = buf2.v & 0xf;
  buf2.v >>= 4;
  buf2.count -= 4;
  return v;
}

int rand9 (void)
{
  int v = buf3.v % 9;
  buf3.v /= 9;
  buf3.count -= 2;
  return v;
}

int rand7 (void)
{
  if (buf3.count >= 2) {
    int v = rand9 ();

    if (v < 7)
      return v % 7 + 1;

    PUSH (2, v - 7);
  }

  for (;;) {
    if (buf2.count >= 4) {
      int v = rand16 ();

      if (v < 14) {
        PUSH (2, v / 7);
        return v % 7 + 1;
      }

      PUSH (2, v - 14);
    }

    // Get a number between 0 & 25
    int v = 5 * (rand5 () - 1) + rand5 () - 1;

    if (v < 21) {
      PUSH (3, v / 7);
      return v % 7 + 1;
    }

    v -= 21;
    PUSH (2, v & 1);
    PUSH (2, v >> 1);
  }
}

它比其他的稍微复杂一点，但我相信它最小化了对rand5的调用。与其他解决方案一样，它有小概率会循环很长时间。

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。

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。

这里我们使用约定的rand(n) -> [0, n - 1]

从我读到的许多答案中，它们要么提供了一致性，要么提供了暂停保证，但不能同时提供(adam rosenfeld的第二个答案可能)。

然而，这样做是可能的。我们基本上有这样的分布:

这给[0-6]上的分布留下了一个漏洞:5和6没有 发生的概率。想象一下，现在我们试图通过移动 概率分布和求和。

事实上，我们可以把初始分布平移1，然后 重复将得到的分布与移位的初始分布相加 2，然后3，以此类推，直到7，不包括在内(我们涵盖了整个范围)。 如下图所示。颜色的顺序，对应 步骤，是蓝色->绿色->青色->白色->品红->黄色->红色。

因为每个插槽由7个移位分布中的5个覆盖(移位从 0到6)，因为我们假设随机数是独立于1的 Ran5()呼叫另一个，我们获得

p(x) = 5 / 35 = 1 / 7       for all x in [0, 6]

这意味着，给定来自ran5()的7个独立随机数，我们可以 计算一个在[0-6]范围内具有均匀概率的随机数。 实际上是ran5()概率 分布甚至不需要均匀，只要样本是均匀的 独立(所以每次试验的分布保持不变) 同样，这也适用于5和7之外的其他数字。

这为我们提供了以下python函数:

def rand_range_transform(rands):
    """
    returns a uniform random number in [0, len(rands) - 1]
    if all r in rands are independent random numbers from the same uniform distribution
    """
    return sum((x + i) for i, x in enumerate(rands)) % len(rands) # a single modulo outside the sum is enough in modulo arithmetic

可以这样使用:

rand5 = lambda : random.randrange(5)

def rand7():
    return rand_range_transform([rand5() for _ in range(7)])

如果我们调用rand7() 70000次，我们可以得到:

max: 6 min: 0 mean: 2.99711428571 std: 2.00194697049
0:  10019
1:  10016
2:  10071
3:  10044
4:  9775
5:  10042
6:  10033

这很好，尽管远非完美。事实上，我们的一个假设是 在这个实现中很可能是false:我们使用一个PRNG，因此，结果 的值依赖于上一个结果。

也就是说，使用一个真正随机的数字来源，输出也应该是 真正随机的。这个算法在任何情况下都终止。

但这是有代价的:我们需要为一个rand7()调用7次rand5() 调用。

PHP解决方案

<?php
function random_5(){
    return rand(1,5);
}


function random_7(){
 $total = 0;

    for($i=0;$i<7;$i++){
        $total += random_5();
    }

    return ($total%7)+1; 
}

echo random_7();
?>