又重新思考了下，楼主说的 [最简单的解法] 才是最好的解法。
如果担心死循环，做一个时间上的限制即可，超出时间就抛出错误，或者返回-1 不存在此数，即可。（有限时间内的最好解法）

1 、这个算法不需要公开或者了解 getRandom(x) 内置算法的逻辑。
2 、这个算法基本不会改变 getRandom(x) 内置的概率。
3 、这个算法不需要关心 getRandom(x) 返回的所有值的集合有多大，集合是否包含 0 到 x-1 的所有整数，是有限集合还是无限集合。
4 、这个算法容易让人理解。容易移交。

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让我们设想一个场景：
一家手游公司，做了抽卡系统。
卡池就是 list(n)，list 里面每个下标对应一张卡。
公司设计了一个复杂的抽卡系统。
卡牌里面有 SSR ，SR ，R ，N 等不同卡牌，对应不同权重概率。
调用方法就是 getRandom(n) ，然后会按照设定好的权重概率返回一个卡牌给用户。（全卡池单抽）
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新上线的时候，卡池只有 10 张卡。
所以 getRandom(9)，大家开心抽卡。
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1 个月后，版本更新。
卡池有 20 张卡了。
大家就变成了 getRandom(19)，开心抽卡。
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又过了半个月，画师 W 被爆出美术抄袭，第 14 号卡牌被迫删除下架。
程序大佬将 getRandom(n)内部权重概率调整了下。
外部调用还是 getRandom(19)。但是已经抽不到 list(13)卡牌了，因为权重变为 0 了。
大家开心继续运营。
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又过了 1 个月，版本更新。加了 10 张卡，外加增加了 10 连抽功能。（全卡池十连抽）
getRandom(29)，继续用起来。
10 连抽？调用 10 次即可。
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接下来下一个版本要实现 [全卡池不重复十连抽] （不掉落重复卡牌）功能。
该你设计了。