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Numpy中 np.random.rand() 和 np.random.randn() 的用法和區別

2020-10-23 16:36:49 軟體設計

參考:

  1. https://blog.csdn.net/abc13526222160/article/details/86423754
  2. https://www.cnblogs.com/BBS2013/p/12839042.html
  • numpy.random.rand(d0, d1, …, dn)的隨機樣本位于[0, 1)中:本函式可以回傳一個或一組服從**“0~1”均勻分布**的隨機樣本值,
  • numpy.random.randn(d0, d1, …, dn)是從標準正態分布中回傳一個或多個樣本值,

1. np.random.rand()

  • 語法:

    np.random.rand(d0,d1,d2……dn)
    注:使用方法與np.random.randn()函式相同

  • 作用:
    通過本函式可以回傳一個或一組服從“0~1”均勻分布的隨機樣本值隨機樣本取值范圍是[0,1),不包括1

  • 應用:在深度學習的Dropout正則化方法中,可以用于生成dropout隨機向量(dl),
    例如(keep_prob表示保留神經元的比例):

dl = np.random.rand(al.shape[0],al.shape[1]) < keep_prob
  • 舉例:
    在這里插入圖片描述

  • 注:

    均勻分布:

    也叫矩形分布,它是對稱概率分布,在相同長度間隔的分布概率是等可能的,

    均勻分布由兩個引數a和b定義,它們是數軸上的最小值和最大值,通常縮寫為U(a,b),

    均勻分布的概率密度函式為:
    在這里插入圖片描述
    在這里插入圖片描述

2. np.random.randn()

  • 語法:
    np.random.randn(d0,d1,d2……dn)
    1)當函式括號內沒有引數時,則回傳一個浮點數;
    2)當函式括號內有一個引數時,則回傳秩為1的陣列,不能表示向量和矩陣;
    3)當函式括號內有兩個及以上引數時,則回傳對應維度的陣列,能表示向量或矩陣;
    4)np.random.standard_normal()函式與np.random.randn()類似,但是np.random.standard_normal()的輸入引數為元組(tuple),
# 舉例:
np.random.standard_normal((5))
# [-0.53268495  0.30171848  1.85232368 -0.58746393  0.19683992]

np.random.standard_normal((5,2))
''' 
[[-2.44520524  2.29767001]
 [-1.19770033 -1.09569325]
 [-0.75414833  0.49509984]
 [-1.42537268  0.41788237]
 [ 1.85465491 -1.44383249]] 
 '''
 
np.random.standard_normal((5,2,3))
'''
[[[ 0.54013502 -0.25347615  1.73395647]
  [ 1.03386947 -0.54856199  2.10004584]]

 [[-0.57632903 -0.05856844  1.72805595]
  [ 1.3507174   0.61459539  0.63380028]]

 [[-2.24857933 -1.29276097  0.42585061]
  [ 0.75974263 -0.83670586 -1.56930898]]

 [[-0.32212     1.2884624   1.53744081]
  [ 1.5444555  -1.82408734 -0.55952688]]

 [[-1.21191144 -1.40454518 -0.3369976 ]
  [-0.89314143  0.28291988  1.58394166]]]
'''

np.random.standard_normal((5,2,3,1))
'''
[[[[ 0.19019221]
   [ 0.64618425]
   [ 0.99815722]]

  [[-0.0570328 ]
   [ 0.83271045]
   [-0.30469335]]]


 [[[-1.14788388]
   [ 0.09563431]
   [ 2.05611213]]

  [[-0.14251287]
   [ 1.00922816]
   [-0.55403104]]]


 [[[ 1.75657437]
   [ 1.46381575]
   [ 1.10527197]]

  [[ 0.22667296]
   [ 0.18305552]
   [ 0.5778761 ]]]


 [[[ 0.26501242]
   [-0.4863313 ]
   [ 1.01096974]]

  [[-2.46562874]
   [ 0.19516242]
   [-1.92500848]]]


 [[[ 0.97904566]
   [ 0.80444414]
   [ 0.99981326]]

  [[-0.74329878]
   [-0.9265738 ]
   [ 0.0288684 ]]]]
   '''

5)np.random.randn()的輸入通常為整數,但是如果為浮點數,則會自動直接截斷轉換為整數,

  • 作用:通過本函式可以回傳一個或一組服從標準正態分布的隨機樣本值

  • 特點: 標準正態分布是以0為均數、以1為標準差的正態分布,記為N(0,1),對應的正態分布曲線如下所示,即:

在這里插入圖片描述

  • 注:

    標準正態分布曲線下面積分布規律是:

    在-1.96~+1.96范圍內曲線下的面積等于0.9500(即取值在這個范圍的概率為95%),在-2.58~+2.58范圍內曲線下面積為0.9900(即取值在這個范圍的概率為99%).
    因此,由 np.random.randn()函式所產生的隨機樣本基本上取值主要在-1.96~+1.96之間,當然也不排除存在較大值的情形,只是概率較小而已,

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