Eu faria de uma forma a buscar uma condição exata, que dependendo da qualidade do gerador de números aleatórios seria o ideal para este caso.
Eu simularia uma "roleta", tipo daquelas que se vira com as mãos (como em eventos ou em programas de TV), onde cada faixa do círculo indica um único indivíduo da população, considerando o total da população de todas as cidades somadas (este total é exatamente o total de faixas em que a roleta irá passar por uma ou mais vezes até parar em uma delas, indicando qual indivíduo de qual cidade parou (sorteou).
Eu
As faixas coloridas indicam a população total de cada cidade, enquanto que as faixas internas que dividem cada cidade, indicam cada um de seus indivíduos.
Se fosse possível construir fisicamente tal roleta com milhões ou bilhões de indivíduos, e ela tivesse exatamente o mesmo espaço entre as faixas e fosse "calibrada" ao girar, não favorecendo nem prejudicando apontar para qualquer um destes indivíduos, o sorteio seria perfeito, uma vez que "todos os indivíduos têm a idêntica possibilidade de ser sorteado" a cada vez que a roleta fosse girada.
Como construir e girar esta roleta matematicamente?
Eu fiz e testei o caso em uma planilha do Excel.
Há a coluna "Cidades" (texto) e População (valor, com o total da população de cada cidade).
A célula C5 tem a soma total das populações, a coluna "% do Total", calcula a participação de cada população de cada cidade deste total da população (População da cidade / População Total).
A coluna "Acumulado" soma o valor da célula anterior da coluna "População" com a população da própria cidade. Ao final, chega-se ao mesmo Total da População que é apresentado na célula C5.
O campo "Girar roleta até" ... "vezes", deve receber um número inteiro de "voltas máximas" que a roleta pode dar sobre si mesma. Por exemplo, se iniciar do indivíduo 1 da cidade A, será considerada uma volta quando houver a passagem deste mesmo indivíduo desta cidade pelo marcador.
O campo "Resultado" informa exatamente quanto a roleta girou, ou seja, quantas casas (indivíduos) passaram pelo marcador até parar. O cálculo é feito assim:
=INT(ALEATÓRIO()*$C$5*($F$3-1))+$C$5
Pode-se discutir a eficiência da função "Aleatório" do Excel (veja na sequência da resposta que trato deste assunto), mas é essa que temos em mãos de forma prática por hora, e ela atende bem ao propósito da forma que foi aplicada aqui, como poderá ser confirmado adiante.
Repare na fórmula que o valor da população é somado ao final, isso garante que "pelo menos uma volta completa seja dada na roleta".
Por isso, do número de vezes de giro é subtraído 1, pois este valor é somado uma vez no final.
O campo "Parou em" indica onde o marcador parou, e sua fórmula é:
=(F6/$C$5-INT(F6/$C$5))*$C$5
Resultado sobre o total da população menos a parte inteira desta divisão, isto resultará somente na parte fracionária desta operação (somente casas decimais), que indica o "quanto a roleta andou após a última volta completa". Por exemplo, se desse 15,25 tirando a parte inteira ficaria 0,25 isso indica que após quinze voltas a roleta girou mais 25% de indivíduos. Ao multiplicar este percentual pela "População Total", chega-se exatamente em qual indivíduo de qual cidade a roleta parou.
A coluna "Parada da roleta" aponta para a cidade deste indivíduo, que neste caso, é a cidade sorteada. A formula é:
=SE(OU(E($F$8>E17;$F$8<=E18);E(F14=0;E17=""));"<=== " & " Cdade sorteada: "& B18;"")
Caso o valor pertença à faixa da população "acumulada" relativa a uma cidade, surge a mensagem apontando esta cidade e indicando seu nome.
O fundo vermelho é feito por meio da "formatação condicional das células", onde se a célula não for vazia, ele passa o fundo da célula para vermelho e a cor da letra para branco.
Se não for o intervalo de uma cidade, a fórmula retorna "" (aspas duplas), o que deixa a célula "vazia", e seu fundo fica como estava, em branco.
Ao apertar a tecla "F9", os cálculos são feitos com outros números, e o exemplo abaixo mostra o que acontece imediatamente após teclar "F9" (isto foi feito após o exemplo anterior), eventualmente pode ocorrer de resultar na mesma cidade na sequência, dificilmente ou raramente cairá no mesmo indivíduo (teria de sair exatamente o mesmo valor do sorteio anterior).
Como saber se tudo isso funciona como o esperado?
Você pode fazer "passo a passo", ou "segurar" a tecla "F9", para que ocorra um sorteio atrás do outro, e verá que o sorteio sempre se concentrará nas cidades de maior população. Quantos mais vezes calcular, mais isso será observado.
Qual o problema de usar números aleatórios para selecionar valores em uma faixa de dados?
Os números "aleatórios" que são usados nas linguagens de programação ou em outras plataformas (como é o caso que descrevi), é que de fato estes números são "pseudoaleatórios", ou seja, buscam se aproximar do que realmente seria um "sorteio sem vícios"; porém, não é isso que acontece. Veja esta página da Universidade Federal Fluminense sobre o tema que esclarece muito bem o problema e acesse os links indicados.
COMO OS COMPUTADORES GERAM NÚMEROS ALEATÓRIOS?
Por se tratar de números gerados por meio de equações matemáticas (funções de cálculo) a partir de um número inicial (comumente tratado por "semente"), é gerada uma sequência de números exatamente na mesma sequência e sempre de mesmo valor, ou seja, a sequência e os resultados não se alteram (sempre que a "semente" que iniciou a gerar os resultados tiver o mesmo valor).
Para "contornar" este problema, existem comandos que "geram" um novo valor para esta "semente" (o valor inicial somente), passando-se assim, a usar outra sequência de resultados, porém, tratam-se de outros valores de mesmo comportamento.
O problema que isto ocasiona é que há uma "tendência" de concentração de resultados em certos pontos e pouca ou nenhuma incidência de resultados em outros (principalmente se estes números forem gerados poucas vezes).
Então é de se esperar que não sejam justos os resultados, podendo ocorrer, inclusive, de uma cidade não ser sorteada após inúmeras tentativas, mesmo não sendo a cidade de menor população (evidentemente dependerá do valor da "semente" e do número de vezes que se fizer o sorteio, se for um número significativamente alto, poderá ocorrer, mas com certeza haverá incidência desproporcional entre as demais cidades).
Por que a "roleta" proposta reduz significativamente este problema?
Como cada "sorteio" não é feito rigidamente dentro de uma faixa de dados (de uma única vez por sorteio), mas por meio das "voltas" da roleta, estas faixas são completamente ultrapassadas diversas vezes, o que faz com que o efeito de haver uma "tendência" seja reduzido significativamente. Para que o efeito desta "tendência" apareça neste caso, seria necessário ocorrer uma gigantesca coincidência, que independente das "voltas" que a roleta desse, os números "sorteados" apontassem exatamente para o mesmo indivíduo. Pelo elevado número de itens (população do país) tratados individualmente, este fato seria extremamente raro se ocorresse.