为什么这行不通?除了对rand5()的额外调用之外?

i = rand5() + rand5() + (rand5() - 1) //Random number between 1 and 14

i = i % 7 + 1;

int rand7()
{
    return ( rand5() + (rand5()%3) );
}

rand5() -返回1-5之间的值 rand5()%3 -返回0-2之间的值 所以，当加起来时，总价值将在1-7之间

rand25() =5*(rand5()-1) + rand5()

rand7() { 
   while(true) {
       int r = rand25();
       if (r < 21) return r%3;         
   }
}

为什么这样做:循环永远运行的概率是0。

这里有很多解决方案没有产生均匀分布，许多评论指出了这一点，但这个问题并没有把它作为一个要求。最简单的解决方案是:

int rand_7() { return rand_5(); }

1 - 5范围内的随机整数显然在1 - 7范围内。从技术上讲，最简单的解决方法是返回一个常数，但那太琐碎了。

然而，我认为rand_5函数的存在是一个转移注意力的问题。假设问题是“生成一个均匀分布的伪随机数生成器，输出范围为1 - 7”。这是一个简单的问题(技术上不简单，但已经解决了，所以您可以查阅它)。

另一方面，如果问题被解释为你实际上有一个真正的随机数生成器，用于范围为1 - 5的整数(而不是伪随机)，那么解决方案是:

1) examine the rand_5 function
2) understand how it works
3) profit

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。

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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

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。