.net 基于正态分布的范围内的随机数

fcwjkofz  于 2023-03-04  发布在  .NET
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我想生成一个范围内的随机数(n到m,如100到150),但不是纯粹的随机,我希望结果是基于正态分布。
我的意思是,一般来说,我希望数字“聚集”在125周围。
我发现这个随机数包似乎有很多我需要的东西:http://codeproject.com/KB/recipes/Random.aspx
它支持多种随机数生成器(包括mersiene twister),并可以将生成器应用于分布。
但我很困惑,如果我使用正态分布生成器,随机数大约在-6到+8之间(显然真正的范围是float.min到float.max)。
如何将其缩放到所需范围?

nfzehxib

nfzehxib1#

标准正态分布的均值为0,标准差为1;如果你想得到一个平均值为m,偏差为s的分布,只需乘以s,然后加上m。由于正态分布理论上是无限的,你不能在你的范围上设置一个硬性上限,例如(100到150)而不显式地拒绝落在它之外的数字,但是通过适当选择偏差,可以确保(例如)99%的数字将在该范围内。
大约99.7%的人口在+/- 3个标准差之内,所以如果你选择你的大约是(25/3),它应该工作得很好。
所以你需要这样的东西:(normal * 8.333) + 125

64jmpszr

64jmpszr2#

出于兴趣,从均匀RNG生成正态分布的随机数非常简单(尽管必须成对进行):

Random rng = new Random();
double r = Math.Sqrt(-2 * Math.Log(rng.NextDouble()));
double θ = 2 * Math.PI * rng.NextDouble();
double x = r * Math.Cos(θ);
double y = r * Math.Sin(θ);

xy现在包含两个独立的正态分布随机数,平均值为0,方差为1。您可以根据需要缩放和转换它们,以获得所需的范围(正如interjay所解释的)。

    • 说明:**

这种方法被称为Box–Muller transform,它利用了二维单位高斯的性质,即密度值p = exp(-r^2/2)均匀分布在01之间(为简单起见,去掉了归一化常数)。
由于可以使用均匀RNG轻松生成这样的值,因此最终会得到半径为r = sqrt(-2 * log(p))的圆形轮廓。然后可以在02*pi之间生成第二个均匀随机变量,以获得定义圆形轮廓上唯一点的Angular θ。最后,通过从极坐标(r, θ)变换回笛卡尔坐标(x, y),可以生成两个i.i.d.正态随机变量。
p是均匀分布的这一性质对其他维度不成立,这就是为什么你必须一次生成恰好两个正态变量。

7jmck4yq

7jmck4yq3#

tzaman的答案是正确的,但是当使用链接的库时,有一种比自己执行计算更简单的方法:NormalDistribution对象具有可写属性Mu(表示平均值)和Sigma(表示标准差),因此根据tzaman的数字,将Mu设置为125,将Sigma设置为8.333。

a5g8bdjr

a5g8bdjr4#

这对于您的需要来说可能过于简单,但是要获得一个具有向中心加权的分布的随机数,一种快速而廉价的方法是简单地添加2个(或更多)随机数。
想一想当你掷两个6面骰子并把它们相加时,总和最常见的是7,然后是6和8,然后是5和9,等等,很少有2或12。

pnwntuvh

pnwntuvh5#

解决这个问题的另一种方法是使用 *beta分布 *(与正态分布不同,它有一个硬范围),并选择适当的参数,使分布具有给定的均值和标准差(方差的平方根)。

h5qlskok

h5qlskok6#

这里有另一个算法,它不需要计算Sin/Cos,也不需要知道Pi。不要问我理论背景。我曾经在某个地方找到过它,从那以后我一直在使用它。我怀疑它是@Will Vousden提到的同一个Box-Muller变换的某种归一化。它也会成对产生结果。
示例是VBscript;很容易转换成其他语言。

Sub calcRandomGauss (byref y1, byref y2)
    Dim x1, x2, w
    Do
        x1 = 2.0 * Rnd() - 1.0
        x2 = 2.0 * Rnd() - 1.0
        w = x1 * x1 + x2 * x2
    Loop While w >= 1.0 Or w = 0  'edited this line, thanks Richard

    w = Sqr((-2.0 * Log(w)) / w )
    y1 = x1 * w
    y2 = x2 * w
End Sub

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