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如何在不使用numpy的情況下計算python中的標準偏差?

2021-11-24 09:07:29 軟體工程

我試圖在不使用numpy任何外部庫的情況下計算 python 中的標準偏差,除了math. 我想在撰寫演算法方面做得更好,并且在提高我的 Python 技能時,我只是將其作為一項“家庭作業”。我的目標是將這個公式翻譯成 python,但沒有得到正確的結果。

我正在使用一系列速度,其中 speeds = [86,87,88,86,87,85,86]

當我運行時:

std_dev = numpy.std(speeds)
print(std_dev)

我得到:0.903507902905。但我不想依賴 numpy。所以...

我的實作如下:

import math

speeds = [86,87,88,86,87,85,86]

def get_mean(array):
    sum = 0
    for i in array:
        sum = sum   i
    mean = sum/len(array)
    return mean

def get_std_dev(array):
    # get mu
    mean = get_mean(array)
    # (x[i] - mu)**2
    for i in array:
        array = (i - mean) ** 2
        return array
    sum_sqr_diff = 0
    # get sigma
    for i in array:
        sum_sqr_diff = sum_sqr_diff   i
        return sum_sqr_diff
    # get mean of squared differences
    variance = 1/len(array)
    mean_sqr_diff = (variance * sum_sqr_diff)
    
    std_dev = math.sqrt(mean_sqr_diff)
    return std_dev

std_dev = get_std_dev(speeds)
print(std_dev)

現在當我運行時:

std_dev = get_std_dev(speeds)
print(std_dev)

我得到:[0]但我期待 0.903507902905

我在這里錯過了什么?

uj5u.com熱心網友回復:

speeds = [86,87,88,86,87,85,86]

# Calculate the mean of the values in your list
mean_speeds = sum(speeds) / len(speeds)

# Calculate the variance of the values in your list
# This is 1/N * sum((x - mean(X))^2)
var_speeds = sum((x - mean_speeds) ** 2 for x in speeds) / len(speeds)

# Take the square root of variance to get standard deviation
sd_speeds = var_speeds ** 0.5

>>> sd_speeds
0.9035079029052513

uj5u.com熱心網友回復:

您代碼中的問題是重用陣列并在回圈中間回傳

def get_std_dev(array):
    # get mu
    mean = get_mean(array)       <-- this is 86.4
    # (x[i] - mu)**2
    for i in array:
        array = (i - mean) ** 2  <-- this is almost 0
        return array             <-- this is the value returned

現在讓我們看看您正在使用的演算法。請注意,有兩個常用的標準偏差公式。關于哪一個是正確的,存在各種爭論。

sqrt(sum((x - mean)^2) / n)

或者

sqrt(sum((x - mean)^2) / (n -1))

第一個公式可以簡化為

var1 = sum(x^2) /n - mean^2
sqrt(var1)

和第二個公式

sqrt(var1 * n / (n - 1))

那么你將如何在 python 中做到這一點?

def std_dev1(array):
   n = len(array)
   mean = sum(array) / n
   sumsq = sum(v * v for v in array)
   return (sumsq / n - mean * mean) ** 0.5

def std_dev2(array):
   n = len(array)
   mean = sum(array) / n
   sumsq = sum(v * v for v in array)
   return ((sumsq / n - mean * mean)*(n/n-1)) ** 0.5

uj5u.com熱心網友回復:

代碼中的一些問題,其中之一是for陳述句中的回傳值。你可以試試這個

def get_mean(array):
    return sum(array) / len(array)


def get_std_dev(array):
    n = len(array)
    mean = get_mean(array)
    squares_arr = []
    for item in array:
        squares_arr.append((item - mean) ** 2)
    return math.sqrt(sum(squares_arr) / n)

uj5u.com熱心網友回復:

這個。您需要擺脫return內部 for 回圈。

def get_std_dev(array):
    # get mu
    mean = get_mean(array)
    sum_sqr_diff = 0
    # get sigma
    for i in array:
        sum_sqr_diff = sum_sqr_diff   (i - mean)**2
    # get mean of squared differences
    variance = 1/len(array)
    mean_sqr_diff = (variance * sum_sqr_diff)
    
    std_dev = math.sqrt(mean_sqr_diff)
    return std_dev

uj5u.com熱心網友回復:

如果你不想使用numpy它可以嘗試statistics在 python 中打包

import statistics

st_dev = statistics.pstdev(speeds)
print(st_dev)

或者如果您仍然愿意使用自定義解決方案,那么我建議您使用以下方式使用串列理解而不是復雜的錯誤方法

import math

mean = sum(speeds) / len(speeds)
var = sum((l-mean)**2 for l in speeds) / len(speeds)
st_dev = math.sqrt(var)
print(st_dev)

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/gongcheng/364323.html

標籤:Python 算法 统计数据 意思 标准差

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