如何创建受限随机数

如何创建受限随机数

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/D0126_/article/details/137257581

在实际问题中，我们经常需要生成一组随机数，但它们受某些约束条件的限制。例如，我们需要创建一组总和为 100 的 5 个随机数，但第一个随机数的取值范围是 10 到 30，第二个随机数的取值范围是 5 到 20，以此类推。如何创建这样的随机数呢？

解决方案

对于这个问题，有几种不同的解决方案：

方法一：使用嵌套循环

我们可以使用嵌套循环来生成满足条件的随机数。外层循环负责生成第一个随机数，内层循环负责生成剩下的随机数。需要注意的是，内层循环在生成随机数时需要考虑已经生成的随机数，以确保总和为 100。

import random

# 首先定义随机数的范围
range1 = range(10, 31)
range2 = range(5, 21)
range3 = range(10, 26)
range4 = range(5, 16)
range5 = range(10, 26)

# 外层循环负责生成第一个随机数
for x1 in range1:
    # 内层循环负责生成剩下的随机数
    for x2 in range2:
        for x3 in range3:
            for x4 in range4:
                for x5 in range5:
                    # 如果总和为 100，则输出结果
                    if x1 + x2 + x3 + x4 + x5 == 100:
                        print(x1, x2, x3, x4, x5)

方法二：使用库函数

NumPy 库提供了各种随机数生成函数，我们可以使用它们来生成满足条件的随机数。具体来说，我们可以使用 numpy.random.choice() 函数来生成随机数，并使用 numpy.random.multinomial() 函数来生成满足特定条件的随机数。

import numpy as np

# 首先定义随机数的范围
range1 = np.arange(10, 31)
range2 = np.arange(5, 21)
range3 = np.arange(10, 26)
range4 = np.arange(5, 16)
range5 = np.arange(10, 26)

# 使用 numpy.random.choice() 函数生成随机数
x1 = np.random.choice(range1)
x2 = np.random.choice(range2)
x3 = np.random.choice(range3)
x4 = np.random.choice(range4)
x5 = np.random.choice(range5)

# 使用 numpy.random.multinomial() 函数生成满足特定条件的随机数
n = 100
p = [1/5, 1/5, 1/5, 1/5, 1/5]
x = np.random.multinomial(n, p)

# 输出结果
print(x)

方法三：使用定制算法

除了上述两种方法外，我们还可以使用定制算法来生成满足条件的随机数。例如，我们可以使用以下算法来生成 5 个总和为 100 的随机数：

1. 首先生成一个随机数 x1，取值范围是 [10, 30]。
2. 然后生成一个随机数 x2，取值范围是 [5, 20]，并且满足 x1 + x2 <= 100。
3. 然后生成一个随机数 x3，取值范围是 [10, 25]，并且满足 x1 + x2 + x3 <= 100。
4. 然后生成一个随机数 x4，取值范围是 [5, 15]，并且满足 x1 + x2 + x3 + x4 <= 100。
5. 最后生成一个随机数 x5，使得 x1 + x2 + x3 + x4 + x5 = 100。

import random

# 首先定义随机数的范围
range1 = range(10, 31)
range2 = range(5, 21)
range3 = range(10, 26)
range4 = range(5, 16)

# 使用定制算法生成随机数
x1 = random.choice(range1)
x2 = random.choice([x for x in range2 if x1 + x <= 100])
x3 = random.choice([x for x in range3 if x1 + x2 + x <= 100])
x4 = random.choice([x for x in range4 if x1 + x2 + x3 + x <= 100])
x5 = 100 - (x1 + x2 + x3 + x4)

# 输出结果
print(x1, x2, x3, x4, x5)