对于0-7的值，你有以下内容:

0 000
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
7 111

从左到右，Rand5()有p(1) ={2/ 5,2 / 5,3 /5}。因此，如果我们补这些概率分布(~Rand5())，我们应该能够使用它来生成我们的数字。我稍后会给出解决方案。有人有什么想法吗?

R

简单的解决方案已经被很好地覆盖了:为一个random7结果取两个random5样本，如果结果超出了产生均匀分布的范围，就重新做一次。如果你的目标是减少对random5的调用次数，这是非常浪费的——对于每个random7输出，对random5的平均调用次数是2.38，而不是2，这是由于丢弃样本的数量。

你可以通过使用更多的random5输入一次生成多个random7输出来做得更好。对于使用31位整数计算的结果，最优结果是使用12次调用random5生成9个random7输出，平均每个输出调用1.34次。它是高效的，因为244140625个结果中只有2018983个需要废弃，或者不到1%。

Python演示:

def random5():
    return random.randint(1, 5)

def random7gen(n):
    count = 0
    while n > 0:
        samples = 6 * 7**9
        while samples >= 6 * 7**9:
            samples = 0
            for i in range(12):
                samples = samples * 5 + random5() - 1
                count += 1
        samples //= 6
        for outputs in range(9):
            yield samples % 7 + 1, count
            samples //= 7
            count = 0
            n -= 1
            if n == 0: break

>>> from collections import Counter
>>> Counter(x for x,i in random7gen(10000000))
Counter({2: 1430293, 4: 1429298, 1: 1428832, 7: 1428571, 3: 1428204, 5: 1428134, 6: 1426668})
>>> sum(i for x,i in random7gen(10000000)) / 10000000.0
1.344606

以下是我的发现:

Random5产生1~5的范围，随机分布 如果我们运行3次并将它们加在一起，我们将得到3~15个随机分布的范围 在3~15范围内执行算术 (3~15) - 1 = (2~14) (2~14)/2 = (1~7)

然后我们得到1~7的范围，这是我们正在寻找的Random7。

这个解决方案不浪费任何熵，并给出了范围内第一个可用的真正随机数。随着每一次迭代，得不到答案的概率可证明地降低了。在N次迭代中得到答案的概率是0到max (5^N)之间的随机数小于该范围内7的最大倍数(max-max%7)的概率。必须迭代至少两次。但这对所有解都是成立的。

int random7() {
  range = 1;
  remainder = 0;

  while (1) {
    remainder = remainder * 5 + random5() - 1;
    range = range * 5;

    limit = range - (range % 7);
    if (remainder < limit) return (remainder % 7) + 1;

    remainder = remainder % 7;
    range = range % 7;
  }
}

数值上等价于:

r5=5;
num=random5()-1;
while (1) {
   num=num*5+random5()-1;
   r5=r5*5;
   r7=r5-r5%7;
   if (num<r7) return num%7+1;
}

第一个代码以模形式计算。第二个代码只是简单的数学。或者我在某个地方犯了错误。: -)

Python:有一个简单的两行答案，它使用空间代数和模量的组合。这不是直观的。我对它的解释令人困惑，但却是正确的。

知道5*7=35 7/5 = 1余数为2。如何保证余数之和始终为0?5*[7/5 = 1余数2]——> 35/5 = 7余数0

想象一下，我们有一条丝带，缠在一根周长为7的杆子上。丝带需要35个单位才能均匀地缠绕。随机选择7个色带片段len=[1…5]。忽略换行的有效长度与将rand5()转换为rand7()的方法相同。

import numpy as np
import pandas as pd
# display is a notebook function FYI
def rand5(): ## random uniform int [1...5]
    return np.random.randint(1,6)

n_trials = 1000
samples = [rand5() for _ in range(n_trials)]

display(pd.Series(samples).value_counts(normalize=True))
# 4    0.2042
# 5    0.2041
# 2    0.2010
# 1    0.1981
# 3    0.1926
# dtype: float64
    
def rand7(): # magic algebra
    x = sum(rand5() for _ in range(7))
    return x%7 + 1

samples = [rand7() for _ in range(n_trials)]

display(pd.Series(samples).value_counts(normalize=False))
# 6    1475
# 2    1475
# 3    1456
# 1    1423
# 7    1419
# 4    1393
# 5    1359
# dtype: int64
    
df = pd.DataFrame([
    pd.Series([rand7() for _ in range(n_trials)]).value_counts(normalize=True)
    for _ in range(1000)
])
df.describe()
#      1    2   3   4   5   6   7
# count 1000.000000 1000.000000 1000.000000 1000.000000 1000.000000 1000.000000 1000.000000
# mean  0.142885    0.142928    0.142523    0.142266    0.142704    0.143048    0.143646
# std   0.010807    0.011526    0.010966    0.011223    0.011052    0.010983    0.011153
# min   0.112000    0.108000    0.101000    0.110000    0.100000    0.109000    0.110000
# 25%   0.135000    0.135000    0.135000    0.135000    0.135000    0.135000    0.136000
# 50%   0.143000    0.142000    0.143000    0.142000    0.143000    0.142000    0.143000
# 75%   0.151000    0.151000    0.150000    0.150000    0.150000    0.150000    0.151000
# max   0.174000    0.181000    0.175000    0.178000    0.189000    0.176000    0.179000

假设rand给予所有位相同的权重，然后用上界进行掩码。

int i = rand(5) ^ (rand(5) & 2);

Rand(5)只能返回:1b, 10b, 11b, 100b, 101b。有时候你只需要考虑设置2位。