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。
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int rand7()
{
int zero_one_or_two = ( rand5() + rand5() - 1 ) % 3 ;
return rand5() + zero_one_or_two ;
}
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亚当·罗森菲尔德正确答案的前提是:
X = 5^n(在他的例子中,n=2) 操作n个rand5次调用以获得范围[1,x]内的数字y Z = ((int)(x / 7)) * 7 如果y > z,再试一次。否则返回y % 7 + 1
当n = 2时,有4种可能:y ={22,23,24,25}。如果你使用n = 6,你只有1个扔掉的东西:y ={15625}。
5^6 is 15625 7 times 2232 is 15624
你又给rand5个电话。但是,您获得一个丢弃值(或无限循环)的机会要低得多。如果有办法让y没有可能的一次性值,我还没有找到它。
我觉得你们都想多了。难道这个简单的解决方案行不通吗?
int rand7(void)
{
static int startpos = 0;
startpos = (startpos+5) % (5*7);
return (((startpos + rand5()-1)%7)+1);
}
如果我们考虑尝试给出最有效答案的附加约束,即给定一个长度为m(1-5)的均匀分布整数的输入流I,输出一个长度为m(1-7)的均匀分布整数的流O,长度为L(m)。
最简单的分析方法是将流I和O分别视为5元数和7元数。这是通过主答案的思想来实现的,即取流a1, a2, a3,…- > a1 + a2 + 5 * 5 ^ 2 * a3 + . .流O也是如此。
然后如果我们取长度为m的输入流的一段,选n s.t, 5^m-7^n=c,其中c>0,且尽可能小。然后有一个从长度为m的输入流到1到5^m的整数的统一映射,还有一个从1到7^n的整数到长度为n的输出流的统一映射,当映射的整数超过7^n时,我们可能不得不从输入流中丢失一些情况。
这就给出了L(m)的值约为m (log5/log7)也就是。82米。
上述分析的难点是方程5^m-7^n=c,它不容易精确求解,而在1到5^m的均匀值超过7^n的情况下,我们失去了效率。
问题是如何接近m (log5/log7)的最佳可能值。例如,当这个数字接近一个整数时,我们能否找到一种方法来实现这个精确的整数值输出?
如果5^m-7^n=c,那么从输入流中,我们有效地生成了一个从0到(5^m)-1的均匀随机数,并且不使用任何高于7^n的值。但是,这些值可以被保存并再次使用。它们有效地生成了从1到5^m-7^n的统一数字序列。所以我们可以尝试使用这些,并将它们转换成7位数,这样我们就可以创建更多的输出值。
如果我们让T7(X)是由大小为X的均匀输入导出的随机(1-7)整数的输出序列的平均长度,并假设5^m=7^n0+7^n1+7^n2+…+ 7 ^ nr + s, s < 7。
那么T7(5^m)=n0x7^n0/5^m + ((5^m-7^n0)/5^m) T7(5^m-7^n0)因为我们有一个无长度序列,概率为7^n0/5^m,残差长度为5^m-7^n0,概率为(5^m-7^n0)/5^m)。
如果我们一直代入,我们得到:
T7(5^m) = n0x7^n0/5^m + n1x7^n1/5^m + ... + nrx7^nr/5^m = (n0x7^n0 + n1x7^n1 + ... + nrx7^nr)/5^m
因此
L(m)=T7(5^m)=(n0x7^n0 + n1x7^n1 + ... + nrx7^nr)/(7^n0+7^n1+7^n2+...+7^nr+s)
另一种说法是:
If 5^m has 7-ary representation `a0+a1*7 + a2*7^2 + a3*7^3+...+ar*7^r
Then L(m) = (a1*7 + 2a2*7^2 + 3a3*7^3+...+rar*7^r)/(a0+a1*7 + a2*7^2 + a3*7^3+...+ar*7^r)
最好的情况是上面的原始情况,即5^m=7^n+s,其中s<7。
然后机械师》(5 ^ m) = nx (7 ^ n) / (7 ^ n + s) = o (n + 1) = m (Log5 / Log7) + o(1)美国之前。
最坏的情况是我们只能找到k和s.t 5^m = kx7+s。
Then T7(5^m) = 1x(k.7)/(k.7+s) = 1+o(1)
其他情况介于两者之间。看看对于很大的m,我们能做得多好,也就是说,我们能多好地得到误差项,这将是很有趣的:
T7(5^m) = m (Log5/Log7)+e(m)
一般来说,似乎不可能实现e(m)=o(1)但希望我们可以证明e(m)=o(m)。
整个问题取决于5^m的7位数字对不同m值的分布。
我相信有很多理论涵盖了这一点,我可能会在某个时候看一看并报告。
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
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。