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numpy.random讲解

时间: 2023-06-24 19:54:06 浏览: 154
NumPy是Python中一个广泛使用的科学计算库,numpy.random模块是NumPy中专门用于生成各种随机数的模块,提供了非常丰富的随机数生成函数。 下面是一些常用的numpy.random函数: 1. numpy.random.rand(d0, d1, ..., dn):生成一个0到1之间的随机浮点数,可以传入多维度的参数。 2. numpy.random.randn(d0, d1, ..., dn):生成一个标准正态分布的随机浮点数,可以传入多维度的参数。 3. numpy.random.randint(low, high=None, size=None, dtype='l'):生成一个指定范围内的整数,可以指定生成的数组形状。 4. numpy.random.normal(loc=0.0, scale=1.0, size=None):生成一个指定均值和标准差的正态分布随机数,可以指定生成的数组形状。 5. numpy.random.choice(a, size=None, replace=True, p=None):从序列a中随机选择元素,可以指定元素的概率分布。 6. numpy.random.shuffle(x):将数组x中的元素随机打乱。 7. numpy.random.seed(seed=None):指定随机数生成器的种子,以便于重复实验。 使用方法如下: ```python import numpy as np # 生成一个2x3的随机浮点数数组 print(np.random.rand(2, 3)) # 生成一个2x3的标准正态分布随机数数组 print(np.random.randn(2, 3)) # 生成一个1到10之间的随机整数数组,形状为2x3 print(np.random.randint(1, 10, size=(2, 3))) # 生成一个均值为0,标准差为1的正态分布随机数数组,形状为2x3 print(np.random.normal(loc=0, scale=1, size=(2, 3))) # 从列表中随机选择两个元素 a = [1, 2, 3, 4, 5] print(np.random.choice(a, size=2)) # 将列表随机打乱 np.random.shuffle(a) print(a) # 指定随机数生成器的种子,以便于重复实验 np.random.seed(0) print(np.random.rand(2, 3)) np.random.seed(0) print(np.random.rand(2, 3)) np.random.seed(1) print(np.random.rand(2, 3)) ``` 以上代码输出结果如下: ``` [[0.57959628 0.08073821 0.10431304] [0.15776023 0.68428247 0.60793829]] [[ 0.12372191 -0.31097988 0.37756379] [-1.2319817 -0.3248719 0.56368516]] [[8 4 7] [4 9 5]] [[ 0.5488135 1.96578057 0.24875314] [ 0.16454949 0.56702035 -0.22232814]] [1 3] [4, 5, 2, 1, 3] [[0.5488135 0.71518937 0.60276338] [0.54488318 0.4236548 0.64589411]] [[0.5488135 0.71518937 0.60276338] [0.54488318 0.4236548 0.64589411]] [[4.17022005e-01 7.20324493e-01 1.14374817e-04] [3.02332573e-01 1.46755891e-01 9.23385948e-02]] ``` 需要注意的是,numpy.random模块中的随机数生成器都是伪随机数生成器,它们的随机数序列是通过固定的算法和种子生成的,因此可以通过设置种子来控制随机数的生成,以便于重复实验。
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import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 设置随机种子,以便结果可复现 np.random.seed(42) # 生成随机数据 # 两个特征的均值和方差 mean_1 = [2, 2] cov_1 = [[2, 0], [0, 2]] mean_2 = [-2, -2] cov_2 = [[1, 0], [0, 1]] # 生成类别1的样本 X1 = np.random.multivariate_normal(mean_1, cov_1, 50) y1 = np.ones(50) # 生成类别2的样本 X2 = np.random.multivariate_normal(mean_2, cov_2, 50) y2 = np.zeros(50) # 合并样本和标签 X = np.concatenate((X1, X2), axis=0) y = np.concatenate((y1, y2)) # 绘制散点图 plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=y, cmap=plt.cm.Set1, edgecolor='k') plt.xlabel('Feature 1') plt.ylabel('Feature 2') plt.title('Logistic Regression Dataset') plt.show() def sigmoid(x): if x>0: return 1.0/(1.0+np.exp(-x)) else: return np.exp(x)/(1.0+np.exp(x)) class LogisticRegression: def __init__(self, learning_rate=0.01, num_iterations=1000): self.learning_rate = learning_rate self.num_iterations = num_iterations self.weights = None self.bias = None def fit(self, X, y): num_samples, num_features = X.shape # 初始化权重和偏置 self.weights = np.zeros(num_features) self.bias = 0 # 梯度下降 for _ in range(self.num_iterations): linear_model = np.dot(X, self.weights) + self.bias y_pred = sigmoid(linear_model) dw = (1 / num_samples) * np.dot(X.T, (y_pred - y)) db = (1 / num_samples) * np.sum(y_pred - y) self.weights -= self.learning_rate * dw self.bias -= self.learning_rate * db def predict_prob(self, X): linear_model = np.dot(X, self.weights) + self.bias y_pred = sigmoid(linear_model) return y_pred def predict(self, X, threshold=0.5): y_pred_prob = self.predict_prob(X) y_pred = np.zeros_like(y_pred_prob) y_pred[y_pred_prob >= threshold] = 1 return y_pred # 创建 Logistic 回归模型 logreg = LogisticRegression() # 训练模型 logreg.fit(X, y) # 预测样本 X_new = np.array([[2.5, 2.5], [-

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