python实现蒙特卡罗方法教程

yipeiwu_com5年前Python基础

蒙特卡罗方法是一种统计模拟方法,由冯·诺依曼和乌拉姆提出,在大量的随机数下,根据概率估计结果,随机数据越多,获得的结果越精确。下面我们将用python实现蒙特卡罗方法。

1.首先我们做一个简单的圆周率的近似计算,在这个过程中我们要用到随机数,因此需要先使用import numpy as np导入numpy库。

2.代码实现:

import numpy as np
 
total = 8000000
count = 0
 
for i in range(total):
 x = np.random.rand()
 y = np.random.rand()
 dis = (x**2+y**2)**0.5
 if dis <= 1:
  count = count+1
PI = 4*count/total
print(PI)

3.在上面的程序中我们用8000000个随机数进行投放,这样得到的结果会更精确一些,运行程序需要一定的时间,最终得到的结果如下

4.下面我们进行一项简单的应用,下图为我在画图工具中随便画的一个图,我们可以用蒙特卡罗方法来估算图中黑色部分的面积。

5.上面的图形是不规则的,我们只需知道在投放大量随机数的情况下,随机数在黑色部分出现的概率,再用总面积相乘即可估算黑色部分的面积。我们知道,黑色的rgb编码为(0,0,0),所以需要统计rgb编码为(0,0,0)时随机数的投放概率即可。

6.代码实现:

from PIL import Image
import numpy as np
 
im = Image.open("C:/Users/21974/Desktop/handwrite2.PNG")
total = 9000000
count = 0
defin = 0
width = im.size[0]
height = im.size[1]
 
for i in range(total): #用蒙特卡罗方法获得估计值
 x = np.random.randint(0, width-1)
 y = np.random.randint(0, height-1)
 k = im.getpixel((x, y))
 if k[0]+k[1]+k[2] == 0:
  count += 1
print(int(width*height*count/total))
 
for i in range(width): #用遍历获得准确值
 for j in range(height):
  k = im.getpixel((i, j))
  if k[0] + k[1] + k[2] == 0:
   defin += 1
print(defin)

上面的代码可分为两部分,第一个for后面是用蒙特卡罗方法获得的面积的估计值,第二个for后面是用遍历所有像素点的方法获得的面积的精确值,获得两个输出后进行对比。

我们在上面的程序中采用了9000000个随机数,可以看出两个输出结果相差并不大。

相关文章

通过代码实例展示Python中列表生成式的用法

1 平方列表 如果你想创建一个包含1到10的平方的列表,你可以这样做: squares = [] for x in range(10): squares.append(x**2)...

在pycharm中python切换解释器失败的解决方法

在pycharm中python切换解释器失败的解决方法

在pycharm中我们有时需要切换python的版本,这里需要注意的是我们是在PyCharm中的Preferences中切换的, 在File的Setting中切换可能会导致失败 以上...

Python实现直方图均衡基本原理解析

Python实现直方图均衡基本原理解析

1. 基本原理 通过一个变换,将输入图像的灰度级转换为`均匀分布`,变换后的灰度级的概率密度函数为 $$P_s(s) = \frac{1}{L-1}$$ 直方图均衡的变换为 $$s...

python 实现将txt文件多行合并为一行并将中间的空格去掉方法

有一个txt文本如下: 151 151 1234561 156421 214156 1523132 031320 现希望将两行合并为一行,并将中间所有的空格都去掉: (pyth...

Python设置Socket代理及实现远程摄像头控制的例子

为python设置socket代理 首先,你得下载SocksiPy这个.解压出来之后里面会有一个socks.py文件.然后你可以把这个文件复制到python安装目录里面的Lib\site...