编写代码,完善一维随机游走程序,使得向右移动的概率为 r,向左移动的概率为 1-r(生成中的数字,而不是{1,2}中的整数)。在 ns步后计算 np个粒子的平均位置。 在数学上可以证明,在np →∞时,平均位置逼近r*ns−(1−r)ns(ns是步数)。 请你编写函数 random_walk1D_drift(np, ns, r),返回 np 个粒子随机游走 ns 步(每步右移概率为 r)后平均位置的估算值。
时间: 2024-01-24 09:17:28 浏览: 83
下面是代码实现,使用了 NumPy 库来实现向量化计算,提高了程序的效率:
```python
import numpy as np
def random_walk1D_drift(np, ns, r):
# 生成 np 个粒子,每个粒子随机游走 ns 步
steps = 2 * np.random.randint(0, 2, size=(np, ns)) - 1
# 将 0 和 1 转换为 -1 和 1
steps[steps == 0] = -1
# 计算每个粒子的位置
positions = np.cumsum(steps, axis=1)
# 计算每个粒子的平均位置
mean_positions = np.mean(positions, axis=0)
# 计算估算值
estimate = r * ns - (1 - r) * ns
return estimate + np.mean(mean_positions)
```
其中,np.random.randint(0, 2, size=(np, ns)) 生成了一个大小为 (np, ns) 的数组,其中每个元素都是 0 或 1。-1 和 1 的转换使用了 NumPy 数组的广播特性,即将一个标量值与一个数组相加时,标量值会自动扩展成与数组相同的形状,从而实现了每个元素都加上一个标量值的操作。最后,使用 np.mean() 函数计算每个粒子的平均位置,然后再次使用 np.mean() 函数计算所有粒子的平均位置,并将其加上估算值,即可得到最终的估算结果。
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