已知一個函數rand7()能夠生成1-7的隨機數,請給出一個函數rand10(),該函數能夠生成1-10的隨機數。

已知有個rand7()的函數,返回1到7隨機自然數,讓利用這個rand7()構造rand10() 隨機1~10。

分析:要保證rand10()在整數1-10的均勻分佈,可以構造一個1-10*n的均勻分佈的隨機整數區間(n爲任何正整數)。假設x是這個1-10*n區間上的一個隨機整數,那麼x%10+1就是均勻分佈在1-10區間上的整數。由於(rand7()-1)*7+rand7()可以構造出均勻分佈在1-49的隨機數(原因見下面的說明),可以將41~49這樣的隨機數剔除掉,得到的數1-40仍然是均勻分佈在1-40的,這是因爲每個數都可以看成一個獨立事件。

下面說明爲什麼(rand7()-1)*7+rand7()可以構造出均勻分佈在1-49的隨機數:

首先rand7()-1得到一個離散整數集合{0,1,2,3,4,5,6},其中每個整數的出現概率都是1/7。那麼(rand7()-1)*7得到一個離散整數集合A={0,7,14,21,28,35,42},其中每個整數的出現概率也都是1/7。而rand7()得到的集合B={1,2,3,4,5,6,7}中每個整數出現的概率也是1/7。顯然集合A和B中任何兩個元素組合可以與1-49之間的一個整數一一對應,也就是說1-49之間的任何一個數,可以唯一確定A和B中兩個元素的一種組合方式,反過來也成立。由於A和B中元素可以看成是獨立事件,根據獨立事件的概率公式P(AB)=P(A)P(B),得到每個組合的概率是1/7*1/7=1/49。因此(rand7()-1)*7+rand7()生成的整數均勻分佈在1-49之間,每個數的概率都是1/49。

程序:

int rand7()
{
    int x=0;
    do
    {
        x=(rand7()-1)*7+rand7();
    }
    while(x>40);
    return x%10+1;
}View Code

注:有朋友問爲什麼用while(x>40)而不用while(x>10)呢?原因是如果用while(x>10)則有40/49的概率需要循環while,很有可能死循環了。

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