JavaScriptで数値を合計が一致する4つの乱数に分割する方法

要件

JavaScriptで、第1引数に合計値となる数値、第2引数に各要素の上限となる最大値を受け取る関数を作成することを考えます。

この関数は4つの乱数を生成し、その合計が第1引数で渡された数値とちょうど一致し、かつ4つのうちどの数値も第2引数で指定された最大値を超えないようにする必要があります。

例

たとえば、関数に渡す引数が次のような場合を想定してみましょう。

const n = 10;
const max = 4;

このとき、出力として

const output = [3, 2, 3, 2];

は有効な組み合わせです。3 + 2 + 3 + 2 = 10 となり、各要素は最大値の4を超えていません。

なお、同じ数値が複数回現れても構いません(重複は許容されます)。

実装コード

この問題を解くためのコードは以下の通りです。

const total = 10;
const max = 4;
const fillWithRandom = (max, total, len = 4) => {
    let arr = new Array(len);
    let sum = 0;
    do {
        for (let i = 0; i < len; i++) {
            arr[i] = Math.random();
        }
        sum = arr.reduce((acc, val) => acc + val, 0);
        const scale = (total - len) / sum;
        arr = arr.map(val => Math.min(max, Math.round(val * scale) + 1));
        sum = arr.reduce((acc, val) => acc + val, 0);
    } while (sum - total);
    return arr;
};
console.log(fillWithRandom(max, total));

アルゴリズムの仕組み

このコードの処理の流れを簡単に解説します。

• まず、Math.random() を使って配列の各要素に0以上1未満の乱数を格納します。
• 乱数の合計を求め、(total - len) / sum という係数で全体をスケーリングすることで、合計が目標値に近づくように調整します。
• 各要素に1を加算して整数に丸めつつ、Math.min(max, ...) によって最大値を超えないようクランプします。
• 最終的な合計が目標値と一致しなかった場合は、do...while ループによって条件を満たすまで再試行されます。

出力結果

コンソールには次のように出力されます。

[ 3, 3, 2, 2 ]

注意: Math.random() を使用しているため、実行するたびに出力される組み合わせは毎回異なります。