已知一个函数f可以得到1-5间的随机数,问怎么得到1-7的随机数

本文介绍了一种方法,通过使用一个均匀分布的随机数生成器来创建另一个具有不同概率分布的随机数生成器。具体步骤包括将原始序列进行分组、筛选有效组合并映射到目标概率分布。
I suppose what you mean is given a random number generator that generates 1-
5 with equal prob. (1/5), create another random generator that generates 1-7
with equal prob (1/7).

Assuming the 1-5 generator generates i.i.d. numbers. We will put two numbers
in one group, e.g. from

1, 2, 5, 3, 1, 4, ...

we get

(1, 2), (5, 3), (1, 4), ...

We will have 25 different pairs with equal prob (1/25). We only pick 14
pairs as valid pairs, discard other 11 pairs. We call them pair #1, #2, ...,
#14. When we get pair #1or #2, we output number 1, ... if we get pair #13

or #14, we output 7.



基本方法就是产生一串序列
1,4,5,3,2,4
然后前后两两划分为一组,比如(1,4),(5,3),因为总共有5X5 =25种等概率的可能,不能被7整除,可以拿掉4种,这样剩下21种,编号为#1,#2,...#21
如果出现#1,#2,#3则输出1,....如果出现#19,#20,#21则输出7,如果出现了被拿掉的那4种情况则忽略之




第二种方法:
算法思路是:
1. 通过 rand5()*5+rand5() 产生 6 7 8 9 10 11 …… 26,27 28 29 30 这25个数,每个数的出现机率相等
2. 只需要前面 3*7 个数,所以舍弃后面的4个数
3. 将 6 7 8 转化为 1,9 10 11 转化为 2,……,24 25 26 转化为 7。公式是 (a-3)/3
int rand7()
{
int a;
while( (a=rand5()*5+rand5()) > 26 );
return (a-3)/3;
}
复制代码
或者
int rand7()
{
        int sum = 0;
        for(int i=0; i<7; i++)
        {
                  sum += ( rand5() - 1 ) * pow(5,i) ; 
        } 
        return (sum%7+1);
}


<think>我们已知在C语言中可以使用rand()函数生成随机数,但rand()生成的是0到RAND_MAX之间的整数(通常是0到32767)。要生成0到7之间随机数,我们可以使用取模运算(%),因为取模8可以将随机数映射到0-7的范围。 但是需要注意的是,直接使用rand() % 8可能会因为随机数的均匀性而带来一些偏差(特别是当RAND_MAX不是8的整数倍时),但在实际应用中,如果RAND_MAX远大于8(32767远大于8),这种偏差可以忽略。 步骤: 1. 包含头文件:<stdlib.h>(用于rand()和srand())以及<time.h>(用于time()函数)。 2. 使用srand()初始化随机数种子,通常使用当前时作为种子,这样每次运行程序时种子不同,产生的随机数序列也不同。 3. 调用rand()函数,然后对结果取模8(即rand() % 8)得到0到7之间的整数。 代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { // 初始化随机数种子 srand(time(0)); // 生成0到7随机数 int random_num = rand() % 8; printf("随机数: %d\n", random_num); return 0; } ``` 说明: - `rand() % 8` 的含义:rand()函数返回一个随机整数,除以8取余数,余数的范围是0到7- 使用`srand(time(0))`初始化种子,这样每次运行程序时种子不同,避免每次生成相同随机数序列。 引用[2]中提到,如果没有调用srand(),系统会自动调用srand(1),这样每次程序运行都会生成相同随机数序列。因此,为了每次运行得到不同的随机数,我们使用当前时(time(0))作为种子。 另外,引用[4]中给出了使用rand()生成指定范围随机数的一般公式: - 生成[0, n-1]的随机数:rand() % n - 生成[1, n]的随机数1 + rand() % n - 生成[n, m]的随机数:n + rand() % (m - n + 1) 因此,生成0-7就是[0,7]的整数,使用rand() % 8即可。 但是,需要注意的是,如果对随机数的质量要很高(比如要严格的均匀分布),而RAND_MAX不是8的整数倍,那么取模运算会引入轻微的不均匀。例如,假设RAND_MAX=32767,那么0到32767中: - 0到32759之间的数共有4095个完整的0-7循环(4095*8=32760),然后剩下的8个数(32760到32767)会分别对应0到7(32760%8=0, 32761%8=1, ... 32767%8=7)。但是,0到7每个数出现的次数并不完全相等:0到3出现了4096次(因为32760到32763对应0到3,所以0到3多了一次),而4到7出现了4095次。不过,由于这个偏差非常小(4096次 vs 4095次),在大多数应用中是可以接受的。 如果要严格的均匀分布,我们可以采用拒绝采样:当随机数落在会破坏均匀性的那部分(即大于等于32760)时,我们重新生成,直到落在0到32759之间,然后再取模。但通常对于0-7这样的小范围,且RAND_MAX较大的情况,这种改进并不必要。 因此,对于一般应用,直接使用`rand() % 8`即可。 相关题: 1. 如何生成1到8之间的随机整数? 2. 如何生成0到1之间的小数随机数? 3. 如何生成不重复的随机数序列?</think>### 使用 `rand()` 函数生成 0-7 随机数的方法 在 C 语言中,使用 `rand()` 函数生成 0-7 范围内的随机数需要结合取模运算和种子初始化。以下是详细步骤和原理: #### 1. **核心公式** 生成 $[0,7]$ 范围内整数的公式为: ```c int random_num = rand() % 8; // 取模8得到0-7 ``` **原理**: - `rand()` 生成 $[0, RAND\_MAX]$ 的整数($RAND\_MAX$ 通常为 32767- 取模运算 `% 8` 将结果映射到 $[0,7]$ 的余数范围 - 数学表达:$ \text{random\_num} = \text{rand()} \mod 8 $ #### 2. **完整代码实现** ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> // 用于获取时种子 int main() { // 初始化随机数种子(关键步骤!) srand(time(0)); // 使用当前时作为种子[^2] // 生成0-7随机数 int random_num = rand() % 8; printf("随机数: %d\n", random_num); return 0; } ``` #### 3. **关键细节说明** 1. **种子初始化 (`srand()`)** - 必须调用 `srand(seed)` 初始化种子,否则每次程序运行会生成相同序列[^2] - 推荐使用 `time(0)` 获取系统时(秒数)作为动态种子 - 替代方案:用未初始化内存值或硬件寄存器值(如定时器) 2. **范围调整原理** - 通用公式:生成 $[n,m]$ 范围的随机数: ```c int num = n + rand() % (m - n + 1); // [n,m] 闭区 ``` - 例如生成 $[1,7]$: ```c int num = 1 + rand() % 7; // 1-7 ``` 3. **均匀性注意事项** - 当 $RAND\_MAX$ 不是 8 的倍数时,小范围偏差可能存在 - 优化方案(拒绝采样法): ```c int random_num; do { random_num = rand() & 0x07; // 直接取低3位 (0-7) } while (random_num > 7); // 理论上无需循环,此处确保正确性 ``` #### 4. **生成不重复序列** 若需生成不重复的 0-7 随机序列(如洗牌): ```c int arr[8] = {0,1,2,3,4,5,6,7}; for (int i = 7; i > 0; i--) { int j = rand() % (i + 1); // 随机索引[0,i] // 交换元素 int temp = arr[i]; arr[i] = arr[j]; arr[j] = temp; } // 此时arr包含0-7的随机排列[^3] ``` ### 常见题解答 **Q1: 为什么每次运行都得到相同随机数?** A: 未调用 `srand()` 或使用固定种子。需用动态值如 `srand(time(0))`[^2]。 **Q2: 如何生成浮点随机数?** A: 生成 $[0,1)$ 范围小数: ```c float random_float = (float)rand() / RAND_MAX; // 0 ≤ random_float < 1 ``` **Q3: `rand()` 的随机性足够安全吗?** A: 不适用于密码学!`rand()` 是伪随机生成器,序列可预测。安全场景需用硬件随机数生成器。 --- ### 相关1. 如何用 51 单片机的定时器生成随机数种子? 2. 在加密应用中应如何生成真随机数? 3. `rand()` 和 `random()` 函数有何区别? 4. 如何测试随机数生成器的均匀性?
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