package CareerCup;

public class RangeTransform {
 static int counter = (int)(Math.random() * 5 + 1);

 private int func() {
  return (int) (Math.random() * 5 + 1);
 }

 private int getMultiplier() {
  return counter % 5 + 1;
 }

 public int rangeTransform() {
  counter++;
  int count = getMultiplier();
  int mult = func() + 5 * count;
  System.out.println("Mult is : " + 5 * count);
  return (mult) % 7 + 1;
 }

 /**
  * @param args
  */
 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  RangeTransform rangeTransform = new RangeTransform();
  for (int i = 0; i < 35; i++)
   System.out.println("Val is : " + rangeTransform.rangeTransform());
 }
}

对于范围[1,5]到[1,7]，这相当于用一个5面骰子滚动一个7面骰子。

然而，如果不“浪费”随机性(或者在最坏的情况下永远运行)，就无法做到这一点，因为7的所有质因数(即7)都不能整除5。因此，最好的方法是使用拒绝抽样来获得任意接近于不“浪费”随机性的结果(例如，将多个5面骰子摇到5^n“足够接近”7的幂)。这个问题的解决方案已经在其他答案中给出了。

更一般地说，用p面骰子掷k面骰子的算法将不可避免地“浪费”随机性(并且在最坏的情况下永远运行)，除非“每个质数能除k也能除p”，根据B. Kloeckner的“用骰子模拟骰子”中的引理3。例如，举一个更实际的例子，p是2的幂，k是任意的。在这种情况下，这种“浪费”和无限的运行时间是不可避免的，除非k也是2的幂。

下面是一个利用c++ 11特性的答案

#include <functional>
#include <iostream>
#include <ostream>
#include <random>

int main()
{
    std::random_device rd;
    unsigned long seed = rd();
    std::cout << "seed = " << seed << std::endl;

    std::mt19937 engine(seed);

    std::uniform_int_distribution<> dist(1, 5);
    auto rand5 = std::bind(dist, engine);

    const int n = 20;
    for (int i = 0; i != n; ++i)
    {
        std::cout << rand5() << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // Use a lambda expression to define rand7
    auto rand7 = [&rand5]()->int
    {
        for (int result = 0; ; result = 0)
        {
            // Take advantage of the fact that
            // 5**6 = 15625 = 15624 + 1 = 7 * (2232) + 1.
            // So we only have to discard one out of every 15625 numbers generated.

            // Generate a 6-digit number in base 5
            for (int i = 0; i != 6; ++i)
            {
                result = 5 * result + (rand5() - 1);
            }

            // result is in the range [0, 15625)
            if (result == 15625 - 1)
            {
                // Discard this number
                continue;
            }

            // We now know that result is in the range [0, 15624), a range that can
            // be divided evenly into 7 buckets guaranteeing uniformity
            result /= 2232;
            return 1 + result;
        }
    };

    for (int i = 0; i != n; ++i)
    {
        std::cout << rand7() << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

int rand7() {
    int value = rand5()
              + rand5() * 2
              + rand5() * 3
              + rand5() * 4
              + rand5() * 5
              + rand5() * 6;
    return value%7;
}

与选定的解决方案不同，该算法将在常数时间内运行。然而，它对rand5的调用比所选解决方案的平均运行时间多2次。

请注意，这个生成器并不完美(数字0比任何其他数字都有0.0064%的可能性)，但对于大多数实际目的，保证恒定的时间可能比这种不准确性更重要。

解释

这个解源于数字15624能被7整除的事实，因此，如果我们可以随机且均匀地生成从0到15624的数字，然后对7取余，我们就可以得到一个近乎均匀的rand7生成器。将rand5滚动6次，将0到15624之间的数字统一生成，并使用这些数字组成以5为基数的数字，如下所示:

rand5 * 5^5 + rand5 * 5^4 + rand5 * 5^3 + rand5 * 5^2 + rand5 * 5 + rand5

mod 7的属性允许我们稍微简化一下方程:

5^5 = 3 mod 7
5^4 = 2 mod 7
5^3 = 6 mod 7
5^2 = 4 mod 7
5^1 = 5 mod 7

So

rand5 * 5^5 + rand5 * 5^4 + rand5 * 5^3 + rand5 * 5^2 + rand5 * 5 + rand5

就变成了

rand5 * 3 + rand5 * 2 + rand5 * 6 + rand5 * 4 + rand5 * 5 + rand5

理论

15624这个数字不是随机选择的，而是可以用费马小定理来发现的，该定理指出，如果p是质数，那么

a^(p-1) = 1 mod p

这就得到，

(5^6)-1 = 0 mod 7

(5^6)-1等于

4 * 5^5 + 4 * 5^4 + 4 * 5^3 + 4 * 5^2 + 4 * 5 + 4

这是一个以5为底的数，因此我们可以看到，这种方法可以用于从任何随机数发生器到任何其他随机数发生器。尽管在使用指数p-1时总是会引入对0的小偏差。

为了更准确地推广这种方法，我们可以有这样一个函数:

def getRandomconverted(frm, to):
    s = 0
    for i in range(to):
        s += getRandomUniform(frm)*frm**i
    mx = 0
    for i in range(to):
        mx = (to-1)*frm**i 
    mx = int(mx/to)*to # maximum value till which we can take mod
    if s < mx:
        return s%to
    else:
        return getRandomconverted(frm, to)

Here is a solution that tries to minimize the number of calls to rand5() while keeping the implementation simple and efficient; in particular, it does not require arbitrary large integers unlike Adam Rosenfield’s second answer. It exploits the fact that 23/19 = 1.21052... is a good rational approximation to log(7)/log(5) = 1.20906..., thus we can generate 19 random elements of {1,...,7} out of 23 random elements of {1,...,5} by rejection sampling with only a small rejection probability. On average, the algorithm below takes about 1.266 calls to rand5() for each call to rand7(). If the distribution of rand5() is uniform, so is rand7().

uint_fast64_t pool;

int capacity = 0;

void new_batch (void)
{
  uint_fast64_t r;
  int i;

  do {
    r = 0;
    for (i = 0; i < 23; i++)
      r = 5 * r + (rand5() - 1);
  } while (r >= 11398895185373143ULL);  /* 7**19, a bit less than 5**23 */

  pool = r;
  capacity = 19;
}

int rand7 (void)
{
  int r;

  if (capacity == 0)
    new_batch();

  r = pool % 7;
  pool /= 7;
  capacity--;

  return r + 1;
}

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?

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