算法:给出指定整数区间、期望值,得到最终结果

1,问题: 

在游戏中,我们经常会遇到以下情况:打开宝箱,获得x个卡牌碎片。

算法:给出指定整数区间、期望值,得到最终结果_第1张图片

  但通常策划只会给一个既定的数值空间,和一个期望得到的值,然后让我们去随机。比如:

  问题A:在1~3之间的整数中随机,期望随机结果的平均值是1.175,如何实现?
  延伸:1~10之间,期望平均值是5.4呢?
  以上问题可以归纳为:m~n之间,期望值是q,求出最终结果。

  首先,我们可以问下AI,如何实现这个算法。以下是AI给出结果的截图:

算法:给出指定整数区间、期望值,得到最终结果_第2张图片

  这种按照多元方程求解的方法,需要自己去随机给定概率,当然可以实现。但有没有更直接的方法呢?

2,求解过程:

  经过思考,我们可以用补偿算法的方式,来得到这个既定结果。这里需要引入一个补偿数的概念,补偿数由每次随机结果的偏差值累加而成。

  因为每次随机事件是独立的,我们引入问题A,得到如下随机结果:

第1次随机区间1~3,随机结果1,补偿数为 0.175 ;

第二次随机区间2~3,随机结果2,补偿数为-0.65;

第3次随机区间1~2,随机结果1,补偿数为-0.475,小于精度0.5,取随机数组结束。

随机数组为1,2,1;在其中随机取1位便是结果。

  我们可以验算下:(1+2+1)/3~=1.333,与1.175偏差小于0.5。代码编译:

  然后我们将以上思考过程改为函数如下:

 //获取所有的随机范围
    void GetAllRandom(float _expect, int _min, int _max, float _precision)
    {
        var _getList = new List();
        GetRandomOnce(_getList, 0, 0f, _expect, _min, _max, _precision);


        var _f = 0f;
        var _str = "";
        foreach (var idx in _getList)
        {
            _f += idx;
            _str += idx + ",";
        }
        Debug.LogError("得到结果数组:" + _str + "\n平均值:" + (_f / _getList.Count));

        Debug.LogError("最终结果:" + _getList[Random.Range(0, _getList.Count)]);
    }



    /// 
    /// 取到的随机数 数组
    /// 
    /// 取值数组
    /// 随机次数
    /// 补偿值:累加
    /// 期望值
    /// 最小值
    /// 最大值
    /// 精确度
    /// 约束条件:
    /// 1,随机次数>n次,比如1~10之间随机,随机次数需要>10
    /// 2,最终补偿数需要误差小于1(精确度)   
    private void GetRandomOnce(List _list, int _ranNum, float _compensate, float _expect, int _min, int _max, float _precision)
    {
        //根据补偿数重新定义范围
        int _ran = 0;
        if (_compensate > 0f)
        {
            var _tMin = Mathf.Min(_max, Mathf.CeilToInt(_min + _compensate));
            _ran = Random.Range(_tMin, _max + 1);
            Debug.Log(_tMin + "   " + _ran + "  " + _max);

        }
        else
        {
            var _tMax = Mathf.Max(_min, Mathf.FloorToInt(_max + _compensate));
            _ran = Random.Range(_min, _tMax + 1);
            Debug.Log(_min + "  " + _ran + "   " + _tMax);
        }
        _compensate += _expect - _ran;
        _ranNum++;
        Debug.LogError(_ran + "   " + _compensate+"   "+_ranNum);
        _list.Add(_ran);
        if (_ranNum > (_max - _min + 1) && Mathf.Abs(_compensate) < _precision) return;//满足约束条件

        if (_ranNum > 100) { _list.Clear();_list.Add((int)_expect);return; }//防止意外

        GetRandomOnce(_list, _ranNum, _compensate, _expect, _min, _max, _precision);

    }

3,测试

  写个简单方法测试下:

    public int min = 1;//区间最小值
    public int max = 3;//区间最大值
    public float expect = 1.175f;//期望值

    public float precision = 0.5;//精度

   void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.A))
        {
            GetAllRandom(expect, min, max, precision);
        }
    }

  得到结果如下:

算法:给出指定整数区间、期望值,得到最终结果_第3张图片

  当然我们有时候不想随机那么多步骤(纯随机的不确定性),还可以添加更多的约束。

  最后,我们代入扩展再测试下。电脑给出的随机结果如下:

算法:给出指定整数区间、期望值,得到最终结果_第4张图片

算法:给出指定整数区间、期望值,得到最终结果_第5张图片

  经过多次测试,实验结果是逼近期望值的(不过取越靠近中间数的话,独立事件的结果偏差可能越大,这里最好再加上一层约束)。

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