題目:
給定一個函數rand5(),該函數可以隨機生成1-5的整數,且生成概率一樣。現要求使用該函數構造函數rand7(),使函數rand7()可以隨機等概率的生成1-7的整數。
思路:
很多人的第一反應是利用rand5() + rand()%3來實現rand7()函數,這個方法確實可以產生1-7之間的隨機數,但是仔細想想可以發現數字生成的概率是不相等的。rand()%3 產生0的概率是1/5,而產生1和2的概率都是2/5,所以這個方法產生6和7的概率大於產生5的概率。
正確的方法是利用rand5()函數生成1-25之間的數字,然后將其中的1-21映射成1-7,丟棄22-25。例如生成(1,1),(1,2),(1,3),則看成rand7()中的1,如果出現剩下的4種,則丟棄重新生成。
簡單實現:
C++代碼:
int Rand5() { int m = rand() % 5 + 1; return m; } int Rand7() { int x = 22; while (x > 21) x = Rand5() + (Rand5() - 1) * 5; return x % 7 + 1; }
解釋:
rand5() 它能夠等概率生成 1-5 之間的整數。所謂等概率就是1,2,3,4,5 生產的概率均為 0.2 。現在利用rand5(), 構造一個能夠等概率生成 1- 7 的方法。這里有兩個特別重要的點,一是 如果 rand5() + rand5(), 我們能夠產生一個均勻分布的 1 - 10 嗎? 答案是否定的。比如對於 6來講(4+2, 2+4, 3+3),它被生成的生成的概率比1 (1+0,0+1)要大。
第二個點就是我們不可能用rand5()直接產生 1- 7 的數,不管你用加減乘除都不行。所以,我們要構造一個更大的范圍,使得范圍里每一個值被生成的概率是一樣的,而且這個范圍是7的倍數。
先產生一個均勻分布的 0, 5, 10, 15, 20的數,再產生一個均勻分布的 0, 1, 2, 3, 4 的數。相加以后,會產生一個 0到24的數,而且每個數(除0外)生成的概率是一樣的。我們只取 1 - 21 這一段,和7 取余以后+1就能得到完全均勻分布的1-7的隨機數了。
