random sampling算法

时间: 2023-09-28 21:09:34 浏览: 44
Random sampling算法是一种常见的随机采样方法,用于从一个给定的数据集中随机选择一个或多个样本。它是一种无偏采样方法,每个样本被选择的概率相等,且独立于其他样本的选择。 在随机采样中,每个样本都有相同的被选中的机会。这意味着每个样本都有相等的概率被选中,无论其在数据集中的位置或特征如何。这种方法简单高效,可以应用于各种机器学习和统计分析任务中。 在实现Random sampling算法时,可以使用随机数生成器来生成服从均匀分布的随机数。通过生成的随机数对样本进行编号,并根据随机数的大小来选择样本。这样可以确保每个样本都有相等的概率被选中。 总而言之,Random sampling算法是一种常用的随机选择方法,适用于各种数据分析和机器学习任务中需要随机选择样本的情况。
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python按指定概率抽样_概率加权的随机抽样 (Weighted Random Sampling) – A-Res 蓄水池算法...

好的,你的问题是关于Python中概率加权的随机抽样(Weighted Random Sampling)的实现,对吧? 对于这个问题,我可以介绍一种比较常见的实现方式,即使用A-Res蓄水池算法。这个算法可以在O(n)的时间复杂度下,实现概率加权的随机抽样。 具体实现方法如下: 1. 首先,我们需要定义一个权重列表,表示每个元素被抽中的概率。这个列表可以是任意的,只需要满足权重值的总和为1即可。 2. 接着,我们使用一个循环,依次遍历所有的元素。在每次循环中,我们都会生成一个随机数r,取值范围为[0, 1)。如果r小于当前元素的权重值,则将该元素加入抽样结果中。 3. 对于最后的抽样结果,我们可以将其返回,或者进行其他处理。 示例代码如下: ```python import random def weighted_random_sampling(items, weights, k): """ 使用A-Res蓄水池算法实现概率加权的随机抽样 :param items: 待抽样的元素列表 :param weights: 对应每个元素的权重列表 :param k: 抽样数量 :return: 抽样结果列表 """ n = len(items) if not 0 < k <= n: return [] # 初始化蓄水池 res = items[:k] w_sum = sum(weights[:k]) # 遍历剩余元素 for i in range(k, n): w = weights[i] if random.random() < w / w_sum: j = random.randint(0, k-1) res[j] = items[i] w_sum += w - weights[j] return res ``` 注意,这个算法的前提是需要预先知道所有元素的权重值,因此如果权重值是动态变化的,则需要实时更新权重列表。

根据查阅资料,python编写出MAB的 Softmax算法(或Epsilon-Greedy算法),BetaThompson sampling算法,UCB算法以及LinUCB算法。

以下是Python代码实现: 1. Softmax算法: ```python import numpy as np def softmax_action_selection(q_values, tau=1.0): """ Softmax action selection algorithm for multi-armed bandit problem. :param q_values: numpy array of shape (num_actions,) representing the estimated action values :param tau: float temperature parameter controlling the degree of exploration :return: selected action """ probabilities = np.exp(q_values / tau) / np.sum(np.exp(q_values / tau)) action = np.random.choice(len(q_values), p=probabilities) return action ``` 2. Epsilon-Greedy算法: ```python import numpy as np def epsilon_greedy_action_selection(q_values, epsilon=0.1): """ Epsilon-greedy action selection algorithm for multi-armed bandit problem. :param q_values: numpy array of shape (num_actions,) representing the estimated action values :param epsilon: float parameter controlling the degree of exploration :return: selected action """ if np.random.rand() < epsilon: action = np.random.choice(len(q_values)) else: action = np.argmax(q_values) return action ``` 3. BetaThompson sampling算法: ```python import numpy as np class BetaThompsonSampling: def __init__(self, num_actions): """ Beta Thompson sampling algorithm for multi-armed bandit problem. :param num_actions: number of actions (arms) """ self.alpha = np.ones(num_actions) self.beta = np.ones(num_actions) def action_selection(self): """ Select action according to the Beta distribution of each arm. :return: selected action """ samples = np.random.beta(self.alpha, self.beta) action = np.argmax(samples) return action def update(self, action, reward): """ Update the Beta distribution of the selected arm. :param action: selected action :param reward: observed reward """ if reward == 1: self.alpha[action] += 1 else: self.beta[action] += 1 ``` 4. UCB算法: ```python import numpy as np class UCB: def __init__(self, num_actions, c=1.0): """ Upper Confidence Bound (UCB) algorithm for multi-armed bandit problem. :param num_actions: number of actions (arms) :param c: exploration parameter """ self.num_actions = num_actions self.c = c self.N = np.zeros(num_actions) self.Q = np.zeros(num_actions) def action_selection(self): """ Select action according to the UCB upper confidence bound. :return: selected action """ upper_bounds = self.Q + self.c * np.sqrt(np.log(np.sum(self.N)) / (self.N + 1e-8)) action = np.argmax(upper_bounds) return action def update(self, action, reward): """ Update the estimated action value of the selected arm. :param action: selected action :param reward: observed reward """ self.N[action] += 1 self.Q[action] += (reward - self.Q[action]) / self.N[action] ``` 5. LinUCB算法: ```python import numpy as np class LinUCB: def __init__(self, num_actions, num_features, alpha=0.1): """ Linear Upper Confidence Bound (LinUCB) algorithm for multi-armed bandit problem. :param num_actions: number of actions (arms) :param num_features: number of features :param alpha: exploration parameter """ self.num_actions = num_actions self.num_features = num_features self.alpha = alpha self.A = np.array([np.eye(num_features) for _ in range(num_actions)]) self.b = np.zeros((num_actions, num_features)) self.theta = np.zeros((num_actions, num_features)) def action_selection(self, features): """ Select action according to the LinUCB upper confidence bound. :param features: numpy array of shape (num_features,) representing the features of the context :return: selected action """ upper_bounds = np.zeros(self.num_actions) for i in range(self.num_actions): A_inv = np.linalg.inv(self.A[i]) self.theta[i] = np.dot(A_inv, self.b[i]) upper_bounds[i] = np.dot(self.theta[i], features) + \ self.alpha * np.sqrt(np.dot(features.T, np.dot(A_inv, features))) action = np.argmax(upper_bounds) return action def update(self, action, features, reward): """ Update the estimated parameters of the selected arm. :param action: selected action :param features: numpy array of shape (num_features,) representing the features of the context :param reward: observed reward """ self.A[action] += np.outer(features, features) self.b[action] += reward * features ```

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