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在Numpy中,随机数生成是一个强大的工具,能够满足从简单到复杂的多种需求。本文将深入探讨Numpy中的随机数函数,包括random、randint、rand和randn,分点介绍它们的特点及使用方法。
random函数是Numpy中最基础的随机数生成工具。它接收一个size参数,用于指定生成随机数的数量和维度。以下是对size参数的详细探索:
当size参数传入一个整数时,函数会生成一个一维数组:
print(np.random.random(3))
输出结果为:
[0.20367297 0.55265547 0.72267248]
这是一个形状为(3,)的一维数组。需要注意的是,与列表不同,数组在Numpy中是一个更高效的数据结构。
当size参数传入一个元组时,函数会生成一个二维数组。例如:
print(np.random.random((3,3)))
输出结果为:
[[0.88325725 0.105841883 0.138825066] [0.489045258 0.725233743 0.896902437] [0.362093551 0.559233974 0.184422779]]
元组可以表示多维数组的尺寸,而每个元素对应一个维度的大小。在实际使用中,开发者可以灵活使用元组或列表来指定数组的形状。
size参数默认值为None,如果不指定,默认生成一个一维数组。randint函数用于生成均匀分布随机整数。它的主要参数包括:
以下是对randint参数的详细探索:
当仅指定lower时,函数会生成一个单个整数,且该整数小于lower。默认情况下,high为1。例如:
print(np.random.randint(10))
输出结果为:
9
当同时指定lower和high时,函数会生成一个位于[lower, high)范围内的整数。例如:
print(np.random.randint(10, 23))
输出结果为:
17
当指定size参数时,函数可以生成多个随机整数,维度为多维数组。例如:
print(np.random.randint(10, 22, (3, 2)))
输出结果为:
[[18 11] [18 16] [10 17]]
需要注意的是,lower和high支持浮点数输入,能够生成浮点数范围内的随机整数。
rand 和 randn 函数虽然参数接收方式相同,但生成随机数的分布规律不同。
rand函数生成的是均匀分布随机数,数值范围是[0.0, 1.0),与random函数的输出完全一致。例如:
print(np.random.rand(2))
输出结果为:
[0.57531079 0.67555903]
当指定多维数组时:
print(np.random.rand(2, 3))
输出结果为:
[[0.61497674 0.199005 0.4309077] [0.02964575 0.70530525 0.26741078]]
randn函数生成的是正态分布随机数,具有均值为0和标准差为1的钟型分布。例如:
print(np.random.rand(2))
输出结果为:
[0.57531079 0.67555903]
当指定多维数组时:
print(np.randommdir(2, 3))
不过请注意,以上示例可能存在笔误,randn函数的实现与rand相仿,主要区别在于数值的分布。具体来说,若需要自定义均值和标准差,可以使用ndarray ~normal方法。
以上是对Numpy中随机数生成函数的综合介绍,涵盖了random、randint、rand和randn四个函数的基本用法和特点。通过灵活配置size参数,开发者可以根据具体需求生成所需的随机数分布,充分发挥Numpy的强大功能。
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