如何生成一个随机的整数正态分布

Question

如何使用np.random.randint()生成随机整数，但正态分布在0附近。

np.random.randint(-10, 10)返回具有离散均匀分布的整数np.random.normal(0, 0.1, 1)返回具有正态分布的浮点数

我想要的是两种功能之间的一种组合。

Answer 1

获得看起来像正态分布的离散分布的另一种可能方式是从多项分布中绘制，其中概率是从正态分布计算的。

import scipy.stats as ss
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.arange(-10, 11)
xU, xL = x + 0.5, x - 0.5 
prob = ss.norm.cdf(xU, scale = 3) - ss.norm.cdf(xL, scale = 3)
prob = prob / prob.sum() #normalize the probabilities so their sum is 1
nums = np.random.choice(x, size = 10000, p = prob)
plt.hist(nums, bins = len(x))

在这里，np.random.choice从[-10,10]中选择一个整数。选择元素的概率，比如0，由p（-0.5 <x <0.5）计算，其中x是一个正态随机变量，平均值为零，标准差为3.我选择标准。开发。因为这样，p（-10 <x <10）几乎为1。

结果如下：

Answer 2

有可能从Truncated Normal Distribution生成一个类似的分布，它被舍入到整数。这是scipy的truncnorm()的一个例子。

import numpy as np
from scipy.stats import truncnorm
import matplotlib.pyplot as plt

scale = 3.
range = 10
size = 100000

X = truncnorm(a=-range/scale, b=+range/scale, scale=scale).rvs(size=size)
X = X.round().astype(int)

让我们看看它的样子

bins = 2 * range + 1
plt.hist(X, bins)

Answer 3

这里接受的答案是有效的，但我尝试了Will Vousden的解决方案，它的效果也很好：

import numpy as np

# Generate Distribution:
randomNums = np.random.normal(scale=3, size=100000)
randomInts = np.round(randomNums)

# Plot:
axis = np.arange(start=min(randomInts), stop = max(randomInts) + 1)
plt.hist(randomInts, bins = axis)

Answer 4

在这里，我们首先从bell curve获取值。

码：

#--------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*
# Desc: Discretize a normal distribution centered at 0
#--------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*

import sys
import random
from math import sqrt, pi
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def gaussian(x, var):
    k1 = np.power(x, 2)
    k2 = -k1/(2*var)
    return (1./(sqrt(2. * pi * var))) * np.exp(k2)

#--------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*---------#
while 1:#                          M A I N L I N E                             #
#--------*---------*---------*---------*---------*---------*---------*---------#
#                                  # probability density function
#                                  #   for discrete normal RV
    pdf_DGV = []
    pdf_DGW = []    
    var = 9
    tot = 0    
#                                  # create 'rough' gaussian
    for i in range(-var - 1, var + 2):
        if i ==  -var - 1:
            r_pdf = + gaussian(i, 9) + gaussian(i - 1, 9) + gaussian(i - 2, 9)
        elif i == var + 1:
            r_pdf = + gaussian(i, 9) + gaussian(i + 1, 9) + gaussian(i + 2, 9)
        else:
            r_pdf = gaussian(i, 9)
        tot = tot + r_pdf
        pdf_DGV.append(i)
        pdf_DGW.append(r_pdf)
        print(i, r_pdf)
#                                  # amusing how close tot is to 1!
    print('\nRough total = ', tot)
#                                  # no need to normalize with Python 3.6,
#                                  #   but can't help ourselves
    for i in range(0,len(pdf_DGW)):
        pdf_DGW[i] = pdf_DGW[i]/tot
#                                  # print out pdf weights
#                                  #   for out discrte gaussian
    print('\npdf:\n')
    print(pdf_DGW)

#                                  # plot random variable action
    rv_samples = random.choices(pdf_DGV, pdf_DGW, k=10000)
    plt.hist(rv_samples, bins = 100)
    plt.show()
    sys.exit()

OUTPUT：

-10 0.0007187932912256041
-9 0.001477282803979336
-8 0.003798662007932481
-7 0.008740629697903166
-6 0.017996988837729353
-5 0.03315904626424957
-4 0.05467002489199788
-3 0.0806569081730478
-2 0.10648266850745075
-1 0.12579440923099774
0 0.1329807601338109
1 0.12579440923099774
2 0.10648266850745075
3 0.0806569081730478
4 0.05467002489199788
5 0.03315904626424957
6 0.017996988837729353
7 0.008740629697903166
8 0.003798662007932481
9 0.001477282803979336
10 0.0007187932912256041

Rough total =  0.9999715875468381

pdf:

[0.000718813714486599, 0.0014773247784004072, 0.003798769940305483, 0.008740878047691289, 0.017997500190860556, 0.033159988420867426, 0.05467157824565407, 0.08065919989878699, 0.10648569402724471, 0.12579798346031068, 0.13298453855078374, 0.12579798346031068, 0.10648569402724471, 0.08065919989878699, 0.05467157824565407, 0.033159988420867426, 0.017997500190860556, 0.008740878047691289, 0.003798769940305483, 0.0014773247784004072, 0.000718813714486599]