将随机字节缩放到所选的整数范围内

Question

我有一个由真正随机字节构成的文件。我想要一个函数，该函数将从文件中取出一个字节并对其进行缩放，返回指定范围内的随机整数（这个单词是否合适？）。

public int getInt(int l, int h) throws IOException {
    int m = (h - l) + 1;            // number of ranges needed
    int r = 256 / m;                // size of byte range
    int x = (r * m) - 1;            // maximum allowable byte value
    int b;
    do {
        try {                       // get random byte from file
            b = ram.readUnsignedByte();
        } catch (EOFException e) {  // catch EOF, reset pointer
            b = 255; ram.seek(0);   // and set b to maximum value
        }                           // so test will fail.
    } while(b > x);                 // if byte is greater than
                                    // allowable value, loop.
    return (b / r) + l;             // return random integer
}                                   // within requested range

这是我的函数。我担心通过缩放文件中的真随机字节来破坏它们的随机性。我读到需要丢弃任何超过允许最大值的数字（例如对于0-9的数字，最大值为249，因为我只有7个值可以分配给10个不同的组）。请问我的实现是否正确？

此外，我想知道，仅仅通过使某些太大的字节无效，是否会以任何方式扭曲分布？

- chrissphinx

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抱歉，我错过了您提供的范围。我必须离开，所以我删除了我的答案，因为它没有处理范围。 - T.J. Crowder

没问题，我喜欢你读取更多字节并将它们移位以获得更大值的想法。虽然我以后可能会用到它，但我只是想确保这个基本实现没有破坏文件的任何随机性。 - chrissphinx

一个32位整数由四个字节组成。因此，您可以安全地读取4个字节并将它们视为一个有符号整数。 - Omar Al-Ithawi

我不是试图将4个字节的块视为int，而是使用单个字节来生成在函数中传递的范围（int l，int h）内的随机数。 - chrissphinx

@user1684045 为了明确：您想要取一个字节，然后在这些值之间进行缩放，如果 h-l>255，则创建“间隙”？ - hyde

Answer 1

为了避免偏差，您不能使用模数，必须丢弃不在范围内的结果。

编程成功的关键是将任务分解成适当的子任务。快速规格：

1. 添加一个函数来计算存储给定数字所需的位数
2. 添加一个类，该类从随机文件中读取和缓冲字节，并具有从文件中获取一些位数的整数（其余位为0）的方法。
3. 添加实际的方法以获取您的随机数：
   • 计算结果范围，并从中计算所需的位数
   • 循环获取位，添加下限，如果结果超过上限则重试

关于步骤2的说明：第一次实现可能相当粗糙，例如，您可以只获取4个字节作为整数并丢弃额外的位。稍后，您可以优化此类以保留未使用的位并在下次使用它们，以避免浪费随机位。由于获得真正好的随机位通常有点昂贵，因此对于严肃使用，这种优化可能值得进行。

有关位操作，请参见例如此SO问题： Java“位移”教程？

- hyde

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好主意，有什么建议可以保留未使用的位？ - chrissphinx

没有时间编写完整的示例代码，但最简单的方法是添加成员变量 int lastReadByte; 和 int usedBitsInLastReadByte;，在一个方法中你也可以有临时变量 int unusedBits = 8 - this.usedBitsInLastReadByte;，然后剩下的就是位操作和读取下一个字节，当当前字节的所有8个位都被使用时，请参见我添加到答案本身的链接。 - hyde