java中具有固定平均值的随机整数数组

Question

我需要创建一个随机整数数组，它们的总和为 1000000，这些数字的平均值为 3。数组中的数字可以重复，数组的长度可以是任意数字。

我能够找到它们之和为 1000000 的随机整数数组。

    ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();

    int a = 1000000;
    Random rn = new Random();
    while (a >= 1)
    {
        int answer = rn.nextInt(a) + 1;
        array.add(answer);
        a -= answer;
    }

但是，我不知道如何找到平均为 3 的随机数。

Answer 1

这在数学上是不可能的：

您正在寻找 n 个值，其总和为 1000000，它们的平均值为 3，即 1000000/n。因为 n 只能取整数值，所以这是不可能的。

Answer 2

如果它们被限制为平均值和随机，则它们必须被限制在一个值范围内。 1 到 5 的范围（中值为 3）似乎是合理的。同样合理的是平滑分布，它给出了一个已知的总数和平均值。

这个简单的代码将完成所有这些：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(333334); // 1000000 / 3
// one instance of 5 must be omitted to make total exactly 1000000
numbers.addAll(Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
for (int i = 0; i < 333330; i++)
    numbers.add((i % 5) + 1); // add 1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,etc
Collections.shuffle(numbers);

// Check sum is correct
numbers.stream().reduce((a,b) -> a + b).ifPresent(System.out::println);

输出：

1000000

---

请注意，当总数为 1000000（因为 1000000/3 的余数为 1/3）时，平均值在数学上是完全 3 是不可能的，但是此代码得到非常接近：

1000000/333334 => 2.999994

Answer 3

我会遍历列表两次，如果这两个位置的整数相加并除以 2 == 3 然后返回，否则，增加你的整数。

Answer 4

正如 Göker Gümüş 所说，在数学上不可能让平均值正好是 3，而总和是一百万。

平均值 = 总和 / 元素数。 这意味着元素数=总和/平均值。

在这种情况下，它需要 1000000 / 3 = 333333.(3) 个元素。因为你不能有三分之一的元素值为 3 这意味着你的平均值或你的总和需要稍微偏离你的目标才能匹配。 不太显着的差异肯定是平均值，因为它只需要百万分之一单位，即 3.000001 让您能够拥有 333333 个元素的总和为 1000000

Answer 5

我认为您需要编写一个简单的平均函数，例如：

public double average(ArrayList<Integer> array){

    long sum = 0;
    int count = 0;
    for (Integer item : array){
        sum += item;
        count++;
    }
    return sum/count;
}

然后在你的代码中使用它：

ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();

int a = 1000000;
Random rn = new Random();
boolean isDone = true;
while (a >= 1)
{
    int answer = rn.nextInt(a) + 1;
    array.add(answer);
    a -= answer;
    if (average(array) % 3 != 0){
       isDone = false;
       break;
    }
}

这个想法是每次我们向数组添加一个新数字时，我们检查平均值是否可以除以 3，如果不是，我们退出 while 循环。

为了让我们知道算法是否顺利，我们需要检查最后的isDone变量。

而更有效的方法是：

ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();

int a = 1000000;
Random rn = new Random();
boolean isDone = true;
long sum = 0;
while (a >= 1)
{
    int answer = rn.nextInt(a) + 1;
    array.add(answer);
    a -= answer;
    sum += answer;
    if ((sum/array.size()) % 3 != 0){
       isDone = false;
       break;
    }
}

Answer 6

这个问题有很多答案，但假设我们希望我们的随机数最大为 10（我们可以更改）。我想这会给出一个令人满意的答案。

import java.util.Random;

导入 java.util.ArrayList;

公共类 RandomSumAverage {

public static void main(String[] args) {

    Random random = new Random();
    ArrayList<Integer> arr = new ArrayList<Integer>();
    double sum = 0;
    double avg = 0;
    int k = 1;
    while (sum < 1000000) {
        avg = sum / k;
        if (avg < 3) {
            int element = random.nextInt(10)+1;
            sum += element;
            arr.add(element);
            k++;
        } else {
            int element = random.nextInt(3)+1;
            sum += element;
            arr.add(element);
            k++;
        }
    }
    System.out.println(arr);
    System.out.println(sum);
    System.out.println(avg);
}

}