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。

什么是简单的解决方案?(rand5() + rand5()) % 7 + 1 减少内存使用或在较慢的CPU上运行的有效解决方案是什么?是的，这是有效的，因为它只调用rand5()两次，空间复杂度为O(1)

考虑rand5()给出从1到5(包括)的随机数。 (1 + 1) % 7 + 1 = 3 (1 + 2) % 7 + 1 = 4 (1 + 3) % 7 + 1 = 5 (1 + 4) % 7 + 1 = 6 (1 + 5) % 7 + 1 = 7

(2 + 1) % 7 + 1 = 4 (2 + 2) % 7 + 1 = 5 (2 + 3) % 7 + 1 = 6 (2 + 4) % 7 + 1 = 7 (2 + 5) % 7 + 1 = 1 .

(5 + 1) % 7 + 1 = 7 (5 + 2) % 7 + 1 = 1 (5 + 3) % 7 + 1 = 2 (5 + 4) % 7 + 1 = 3 (5 + 5) % 7 + 1 = 4 .

等等

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。

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;
}

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。