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164:

program Nichts;

//freepascal 2.4.2 
{$IFDEF FPC}
  {$Mode delphi}
  {$R-}
  {$I-}
  {$V-}
  {$OPTIMIZATION RegVar}
  {$OPTIMIZATION Peephole}
  {$OPTIMIZATION CSE}
  {$OPTIMIZATION ASMCSE}      
{$ENDIF}  
{$AppType console}

uses
  sysutils;

const
  cZiehungen = 22500000;
  cAnzahlNamen = 4;
  cAnzahlNamen1 = cAnzahlNamen-1;

type
  tIndexNamen = 0..cAnzahlNamen1;
  tNamenFeld = array[tIndexNamen] of string[10];
  tZaehlFeld = array[tIndexNamen] of longint;
  tIndexWahrschFeld = array[tIndexNamen] of double;

const
  cNamen   : tNamenFeld = ('gruen','rot','blau','schwarz');
  cAnteile : tZaehlFeld = (10,30,60,125);//(2,6,12,25);

var
  IndexFeld : array of tIndexNamen;
  ZaehlFeld : tZaehlFeld;
  IndexWahrschFeld : tIndexWahrschFeld;
  T1,T0 : TDateTime;
  SumAnteile,i : longint;

procedure ZaehlfeldLoeschen;
var
  i : longINt;
begin
  For i in  tIndexNamen do
    ZaehlFeld[i] := 0;
end;  

function GesamtAnteile: longInt;
var
  i : longInt;
begin
  result := 0;
  For i in tIndexNamen do
    result := result+cAnteile[i];
end;
  
procedure IndexFeldAufbauen;
var
  i,j,k : longint;
begin
  setlength(IndexFeld,SumAnteile);
  k := 0;
  For i in tIndexNamen do 
    For j := 1 to cAnteile[i] do
      begin
      IndexFeld[k] := i;
      k := k+1;
      end;
end;

procedure IndexWahrschFeldAufbauen;
var
  i,k : longint;
begin
  k := 0;
  For i in tIndexNamen do 
    begin
    k := k + cAnteile[i];
    IndexWahrschFeld[i] := k / sumAnteile;
    end;
end;

procedure ZaehlFeldAusgabe;
var
  i : LongInt;
begin
  For i in tIndexNamen do
    writeln(cNamen[i]:10,ZaehlFeld[i]:11,ZaehlFeld[i]/cZiehungen*sumAnteile:10:3);
end;

procedure IndexZiehungen;
var
  i : longint;
begin
  ZaehlfeldLoeschen;
  For i := 1 to cZiehungen do
    inc(Zaehlfeld[IndexFeld[random(SumAnteile)]]);

  ZaehlFeldAusgabe;
end;

procedure IndexWahrschFeldZiehungen;
var 
  i,j: longint;
  p : double;
begin
  ZaehlfeldLoeschen;
  For i := 1 to cZiehungen do
    begin
    p := random;
    For j in tIndexNamen do 
      if p < IndexWahrschFeld[j] then
        break;
    inc(ZaehlFeld[j]);    
    end;
  ZaehlFeldAusgabe;
end;

begin
sumAnteile := GesamtAnteile;

// Cool and quite abschalten 
for i := 0 to 1000000 do 
  begin
  IndexFeldAufbauen;
  IndexWahrschFeldAufbauen;
  end;

randseed := 47110815;//randomize;
writeln('IndexFeld');
T0 := time;
IndexFeldAufbauen;
IndexZiehungen;
T1 := time;
writeln;
writeln(FormatDateTime('hh:mm:ss.zzz',T1-T0)); 

randseed := 47110815;
writeln('Wahrscheinlichkeitsfeld');
T0 := time;
IndexWahrschFeldAufbauen;
IndexWahrschFeldZiehungen;
T1 := time;
writeln;
writeln(FormatDateTime('hh:mm:ss.zzz',T1-T0)); 

end.
{Ausgabe:
IndexFeld
     gruen    1000930    10.009
       rot    2999414    29.994
      blau    5999577    59.996
   schwarz   12500079   125.001

00:00:00.609
Wahrscheinlichkeitsfeld
     gruen    1000930    10.009
       rot    2999414    29.994
      blau    5999577    59.996
   schwarz   12500079   125.001

00:00:01.107
Drücken Sie eine beliebige Taste . . .}                    

1:
2:
3:
4:

Cls: array of integer; //hier sind die Gewichtungen drin
...
Cls[3]:= 17; //Gewichtungen setzen (1x)
...                    

1:
2:
3:
4:

R[0]:=Cls[0];
R[1]:=R[0]+Cls[1];
R[2]:=R[1]+Cls[2];
...                    

1:
2:

Cls: 1 4 30 17 101 401 
R  : 1 5 35 52 153 554                    

1:
2:
3:

R[2] = 35  < 400 //in der Mitte zuerst gucken
R[4] = 153 < 400 //in der Mitte rechts gucken
R[5] = 554 > 400 -> Farbe Nummer 4 ist die gesucht.                    

1:
2:
3:
4:
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10:
11:
12:
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15:
16:
17:
18:
19:

IndexFeld
     gruen     616907    10.008
       rot    1850633    30.021
      blau    3697190    59.977
   schwarz    7702419   124.950
      gelb     801646    13.004
     weisz    7831205   127.040

Laufzeit 00:00:00.605
Wahrscheinlichkeitsfeld
     gruen     616907    10.008
       rot    1850633    30.021
      blau    3697190    59.977
   schwarz    7702419   124.950
      gelb     801646    13.004
     weisz    7831205   127.040

Laufzeit 00:00:00.877
Drücken Sie eine beliebige Taste . . .                    

1:
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115:
116:
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125:
126:
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170:
171:
172:
173:
174:
175:
176:
177:

program Nichts;
{$IFDEF FPC}
  {$Mode delphi}
  {$R-}  
  {$I-}
  {$V-}
  {$OPTIMIZATION RegVar}
  {$OPTIMIZATION Peephole}
  {$OPTIMIZATION CSE}
  {$OPTIMIZATION ASMCSE}      
{$ENDIF}  
{$AppType console}

uses
  sysutils;

const
  cZiehungen = 1000*1000*10;
  cAnzahlNamen = 2000000;
  cAnzahlNamen1 = cAnzahlNamen-1;

type
  tIndexNamen = 0..cAnzahlNamen1;
  tIndexNamen_1 = 0..cAnzahlNamen;
  tNamenFeld = array[tIndexNamen] of string[10];
  tZaehlFeld = array[tIndexNamen] of longint;
  tIndexWahrschFeld = array[tIndexNamen_1] of LongInt;

// cNamen   : tNamenFeld = ('gruen','rot','blau','schwarz','gelb','weisz');

var
  Anteile : tZaehlFeld;
  IndexFeld : array of tIndexNamen;
  ZaehlFeld : tZaehlFeld;
  IndexWahrschFeld : tIndexWahrschFeld;
  T1,T0 : TDateTime;
  SumAnteile,i : longint;

procedure ZaehlfeldLoeschen;
var
  i : longINt;
begin
  For i in  tIndexNamen do
    ZaehlFeld[i] := 0;
end;  

function GesamtAnteile: longInt;
var
  i : longInt;
begin
  result := 0;
  For i in tIndexNamen do
    result := result+Anteile[i];
end;
  
procedure IndexFeldAufbauen;
var
  i,j,k : longint;
begin
  setlength(IndexFeld,SumAnteile);
  k := 0;
  For i in tIndexNamen do 
    For j := 1 to Anteile[i] do
      begin
      IndexFeld[k] := i;
      k := k+1;
      end;
end;

procedure IndexWahrschFeldAufbauen;
var
  i,k : longint;
begin
  k := 0;
  IndexWahrschFeld[0] := 0;
  For i in tIndexNamen do 
    begin
    k := k + Anteile[i];
    IndexWahrschFeld[i+1] := k;// / sumAnteile;
    end;
end;

procedure ZaehlFeldAusgabe;
var
  i : LongInt;
begin
//  For i in tIndexNamen do
  i := high(tIndexNamen);
    writeln(ZaehlFeld[i]:11,ZaehlFeld[i]/cZiehungen*sumAnteile:9:3,Anteile[i]:5);
end;

procedure IndexZiehungen;
var
  i : longint;
begin
  ZaehlfeldLoeschen;
  For i := 1 to cZiehungen do
    //random(SumAnteile);
    inc(Zaehlfeld[IndexFeld[random(SumAnteile)]]);
end;

procedure IndexWahrschFeldZiehungen;
var 
  i,o,u , m: longint;
  p : longint;
begin
  ZaehlfeldLoeschen;
  For i := 1 to cZiehungen do
    begin
    p := random(sumAnteile);
    //binaere Suche
    o := cAnzahlNamen;
    u := 0;
    repeat
      m := (o+u) div 2;
      if p >= IndexWahrschFeld[m] then
        u := m+1
      else 
        begin
        if  (p >= IndexWahrschFeld[m-1])  then
           break    
        else
          o := m-1;  
        end;  
    until o< u;
    
    inc(ZaehlFeld[m-1]);    

    end;
end;

procedure AnteileBelegen;
var 
  i : longint; 
begin
  For i in tIndexNamen do
    Anteile[i] := random(116)+10; 
end;


begin
randseed := 47110815;
AnteileBelegen;
sumAnteile := GesamtAnteile;
Writeln('Anzahl Farben      ',cAnzahlNamen:12);
Writeln('Summe aller Anteile',sumAnteile:12);
Writeln('Anzahl Ziehehungen ',cZiehungen:12);

Writeln;
// Cool and quite abschalten 
for i := 0 to 65536 div cAnzahlNamen do 
  begin
  IndexFeldAufbauen;
  IndexWahrschFeldAufbauen;
  end;

randseed := 47110815;//randomize;
writeln('IndexFeld');
T0 := time;
IndexFeldAufbauen;
IndexZiehungen;
T1 := time;
ZaehlFeldAusgabe;
writeln;
writeln('Laufzeit ',FormatDateTime('hh:mm:ss.zzz',T1-T0)); 

randseed := 47110815;
writeln('Wahrscheinlichkeitsfeld');
T0 := time;
IndexWahrschFeldAufbauen;
IndexWahrschFeldZiehungen;
T1 := time;
ZaehlFeldAusgabe;
writeln;
writeln('Laufzeit ',FormatDateTime('hh:mm:ss.zzz',T1-T0)); 

end.                    

1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
12:

Anzahl Farben           2000000
Summe aller Anteile   135016937
Anzahl Ziehehungen     10000000

IndexFeld
          3   40.505   65

Laufzeit 00:00:02.871
Wahrscheinlichkeitsfeld
          3   40.505   65

Laufzeit 00:00:06.240                    

1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:

var
  myrandseed: cardinal;
function myrandom(range: cardinal): cardinal;
begin
  myrandseed := myrandseed * $08088405 + 1;
  result := (int64(range) * myrandseed) shr 32;
end;                    

1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
12:
13:

Anzahl Farben           2000000
Summe aller Anteile   134948857
Anzahl Ziehungen     10000000

IndexFeld
          6   80.969   94

Laufzeit 00h00m02.006s
Wahrscheinlichkeitsfeld
          6   80.969   94

mittlere binaere Suchtiefe 19.9512
Laufzeit 00h00m05.888s                    

1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
12:

Anzahl Farben               255
Summe aller Anteile       17274
Anzahl Ziehungen    100000000

IndexFeld
     207817   35.898   36
Laufzeit 00h00m00.965s

Wahrscheinlichkeitsfeld
     207817   35.898   36
mittlere binaere Suchtiefe  7.0225
Laufzeit 00h00m06.976s                    

1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:

n, Scan [Run/s], Bisect [Run/s]
1, ~5300k, ~4700k
10, ~2750k, ~2700k
100, ~530k, ~1900k
200, ~270k, ~1700k
500, ~113k, ~1600k
1000, ~56k, ~1450k
1500, ~38k, ~1300k                    

1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
12:
13:
14:
15:
16:
17:
18:
19:
20:
21:
22:
23:
24:
25:
26:
27:
28:
29:
30:
31:
32:
33:
34:
35:
36:
37:
38:
39:
40:
41:
42:
43:
44:
45:
46:
47:
48:
49:
50:
51:
52:
53:
54:
55:
56:
57:
58:
59:
60:
61:
62:
63:
64:
65:
66:
67:
68:
69:
70:
71:
72:
73:
74:
75:
76:
77:
78:
79:
80:
81:
82:
83:
84:
85:
86:
87:
88:
89:
90:
91:
92:
93:
94:
95:
96:
97:
98:
99:
100:
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using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;

namespace WeightedChance
{
    public partial class frmMain : Form
    {
        public frmMain()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void BenchBisect()
        {
            int _try;

            if (!int.TryParse(this.txtColors.Text, out _try))
            {
                return;
            }

            int[] Chances = new int[int.Parse(this.txtColors.Text)];

            for (int i = 0; i < Chances.Length; i++)
            {
                Chances[i] = (int)(Math.Pow(i + 1, 2.0) % int.MaxValue);
            } 
            
            WeightedChance wc = new WeightedChance(Chances);
            int runs = 1000000;

            this.txtResult.Text = "Sei i(k) = k^2.";

            DateTime start = DateTime.Now;

            for (int i = 0; i < runs; i++)
            {
                wc.NextBisect();
            }

            DateTime end = DateTime.Now;

            this.txtResult.Text += "\r\n" + end.Subtract(start).TotalMilliseconds + " ms needed.\r\n" + (int)(runs / end.Subtract(start).TotalSeconds) + " Runs per Seconds";
        }

        private void Benchmark()
        {
            int _try;

            if (!int.TryParse(this.txtColors.Text, out _try))
            {
                return;
            }

            int[] Chances = new int[int.Parse(this.txtColors.Text)];

            for (int i = 0; i < Chances.Length; i++)
            {
                Chances[i] = (int)(Math.Pow(i + 1, 2.0) % int.MaxValue);
            }

            WeightedChance wc = new WeightedChance(Chances);
            int runs = 1000000;

            this.txtResult.Text = "Sei i(k) = k^2.";

            DateTime start = DateTime.Now;

            for (int i = 0; i < runs; i++)
            {
                wc.Next();
            }

            DateTime end = DateTime.Now;

            this.txtResult.Text += "\r\n" + end.Subtract(start).TotalMilliseconds + " ms needed.\r\n" + (int)(runs / end.Subtract(start).TotalSeconds) + " Runs per Seconds";
        }

        private void btnCheck_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            this.Benchmark();
        }

        private void btnCheckBisect_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            this.BenchBisect();
        }
    }

    public class WeightedChance
    {
        int[] Maximum = new int[Int16.MaxValue];
        int[] Minimum = new int[Int16.MaxValue];
        int maxChance;
        Random ran = new Random();

        int check;

        public WeightedChance(int[] ChanceData)
        {
            int lowBound = 0;
            int id = 0;

            foreach (int entry in ChanceData)
            {
                if (entry == 0)
                {
                    continue;
                }

                Minimum[id] = lowBound;
                Maximum[id++] = lowBound + entry - 1;
                lowBound += entry;
            }

            if (lowBound == 0)
            {
                throw new Exception("Error 2: No chance for getting anything.");
            }

            maxChance = id - 1;
        }

        public int Next()
        {
            int hit = ran.Next(0, Maximum[this.maxChance]);
            int id = 0;

            while (true)
            {
                if (id == this.Maximum.Length)
                {
                    throw new Exception("Error 1: Unexpected range value. Report this bug with source code, if possible.");
                }

                if (this.Maximum[id] < hit)
                {
                    id++;
                    continue;
                }
                else
                {
                    return id;
                }
            }
        }

        public int NextBisect()
        {
            int hit = ran.Next(0, Maximum[this.maxChance]);
            int min = 0, max = this.maxChance;

            while (true)
            {
                check = (min + max) / 2;

                if (min > max)
                {
                    check = min;
                }

                if (Minimum[check] <= hit && Maximum[check] >= hit)
                {
                    return check;
                }
                else
                {
                    if (Minimum[check] > hit)
                    {
                        max = check - 1;
                    }
                    else
                    {
                        min = check + 1;
                    }
                }
            }
        }
    }
}                    

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namespace WeightedChance
{
    partial class frmMain
    {
        /// <summary>
        /// Erforderliche Designervariable.
        /// </summary>
        private System.ComponentModel.IContainer components = null;

        /// <summary>
        /// Verwendete Ressourcen bereinigen.
        /// </summary>
        /// <param name="disposing">True, wenn verwaltete Ressourcen gelöscht werden sollen; andernfalls False.</param>
        protected override void Dispose(bool disposing)
        {
            if (disposing && (components != null))
            {
                components.Dispose();
            }
            base.Dispose(disposing);
        }

        #region Vom Windows Form-Designer generierter Code

        /// <summary>
        /// Erforderliche Methode für die Designerunterstützung.
        /// Der Inhalt der Methode darf nicht mit dem Code-Editor geändert werden.
        /// </summary>
        private void InitializeComponent()
        {
            this.txtResult = new System.Windows.Forms.Label();
            this.btnCheck = new System.Windows.Forms.Button();
            this.btnCheckBisect = new System.Windows.Forms.Button();
            this.txtColors = new System.Windows.Forms.TextBox();
            this.label1 = new System.Windows.Forms.Label();
            this.SuspendLayout();
            // 
            // txtResult
            // 
            this.txtResult.AutoSize = true;
            this.txtResult.Location = new System.Drawing.Point(12, 38);
            this.txtResult.Name = "txtResult";
            this.txtResult.Size = new System.Drawing.Size(16, 13);
            this.txtResult.TabIndex = 0;
            this.txtResult.Text = "...";
            // 
            // btnCheck
            // 
            this.btnCheck.Location = new System.Drawing.Point(195, 12);
            this.btnCheck.Name = "btnCheck";
            this.btnCheck.Size = new System.Drawing.Size(75, 23);
            this.btnCheck.TabIndex = 1;
            this.btnCheck.Text = "Scan";
            this.btnCheck.UseVisualStyleBackColor = true;
            this.btnCheck.Click += new System.EventHandler(this.btnCheck_Click);
            // 
            // btnCheckBisect
            // 
            this.btnCheckBisect.Location = new System.Drawing.Point(276, 12);
            this.btnCheckBisect.Name = "btnCheckBisect";
            this.btnCheckBisect.Size = new System.Drawing.Size(75, 23);
            this.btnCheckBisect.TabIndex = 2;
            this.btnCheckBisect.Text = "Bisect";
            this.btnCheckBisect.UseVisualStyleBackColor = true;
            this.btnCheckBisect.Click += new System.EventHandler(this.btnCheckBisect_Click);
            // 
            // txtColors
            // 
            this.txtColors.Location = new System.Drawing.Point(114, 14);
            this.txtColors.Name = "txtColors";
            this.txtColors.Size = new System.Drawing.Size(75, 20);
            this.txtColors.TabIndex = 3;
            // 
            // label1
            // 
            this.label1.AutoSize = true;
            this.label1.Location = new System.Drawing.Point(12, 17);
            this.label1.Name = "label1";
            this.label1.Size = new System.Drawing.Size(96, 13);
            this.label1.TabIndex = 4;
            this.label1.Text = "Anzahl Farben (=k)";
            // 
            // frmMain
            // 
            this.AutoScaleDimensions = new System.Drawing.SizeF(6F, 13F);
            this.AutoScaleMode = System.Windows.Forms.AutoScaleMode.Font;
            this.ClientSize = new System.Drawing.Size(540, 200);
            this.Controls.Add(this.label1);
            this.Controls.Add(this.txtColors);
            this.Controls.Add(this.btnCheckBisect);
            this.Controls.Add(this.btnCheck);
            this.Controls.Add(this.txtResult);
            this.Name = "frmMain";
            this.Text = "VampireSilence WeightedChance (Benchmark)";
            this.ResumeLayout(false);
            this.PerformLayout();

        }

        #endregion

        private System.Windows.Forms.Label txtResult;
        private System.Windows.Forms.Button btnCheck;
        private System.Windows.Forms.Button btnCheckBisect;
        private System.Windows.Forms.TextBox txtColors;
        private System.Windows.Forms.Label label1;
    }
}                    

1:
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8:
9:
10:
11:

foreach (int entry in ChanceData)
            {
                if (entry == 0)
                {
                    continue;
                }

                Minimum[id] = lowBound;
                Maximum[id++] = lowBound + entry - 1;
                lowBound += entry;
            }                    

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25:
26:
27:
28:
29:

procedure IndexWahrschFeldZiehungen;
var 
  i,o,u , m: longint;
  p : longint;
begin
  ZaehlfeldLoeschen;
  For i := 1 to cZiehungen do
    begin
    p := random(sumAnteile);
    //binaere Suche
    o := cAnzahlNamen;
    u := 0;
    repeat
      m := (o+u) div 2;
      if p >= IndexWahrschFeld[m] then
        u := m+1
      else 
        begin
        if  (p >= IndexWahrschFeld[m-1])  then
           break    
        else
          o := m-1;  
        end;  
    until o< u;
    
    inc(ZaehlFeld[m-1]);    

    end;
end;                    

1:

if ((check == 0 || Maximum[check - 1] < hit) && Maximum[check] >= hit)                    

1:
2:
3:
4:

            if (hit == 0)
            {
                return min;
            }