Как генерировать случайные числа, смещенные в сторону одного значения в диапазоне?
Скажем, если бы я хотел создать непредвзятое случайное число между min
и max
, я бы сделал:
var rand = function(min, max) {
return Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
};
Но что, если я хочу генерировать случайное число между min
и max
, но более смещен к значению N
между min
и max
до степени D
? Лучше всего проиллюстрировать его кривой вероятности:
![enter image description here]()
Ответы
Ответ 1
Вот один из способов:
- Получить случайное число в диапазоне min-max
- Получить произвольное нормированное значение смешивания
- Смешать случайное с предубеждением на основе случайного микса
Ie., в псевдо:
Variables:
min = 0
max = 100
bias = 67 (N)
influence = 1 (D) [0.0, 1.0]
Formula:
rnd = random() x (max - min) + min
mix = random() x influence
value = rnd x (1 - mix) + bias x mix
Коэффициент смешивания может быть уменьшен с помощью вторичного фактора, чтобы установить, насколько он должен влиять (т.е. mix * factor
, где коэффициент равен [0, 1]).
Demo
Это приведет к смещению произвольного диапазона. Верхняя полоса имеет 1 влияние, влияние нижней части 0,75. Смещение здесь установлено равным 2/3 позиции в диапазоне.
Нижняя полоса без (преднамеренного) смещения для сравнения.
var ctx = document.querySelector("canvas").getContext("2d");
ctx.fillStyle = "red"; ctx.fillRect(399,0,2,110); // draw bias target
ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,0.07)";
function getRndBias(min, max, bias, influence) {
var rnd = Math.random() * (max - min) + min, // random in range
mix = Math.random() * influence; // random mixer
return rnd * (1 - mix) + bias * mix; // mix full range and bias
}
// plot biased result
(function loop() {
for(var i = 0; i < 5; i++) { // just sub-frames (speedier plot)
ctx.fillRect( getRndBias(0, 600, 400, 1.00), 4, 2, 50);
ctx.fillRect( getRndBias(0, 600, 400, 0.75), 55, 2, 50);
ctx.fillRect( Math.random() * 600 ,115, 2, 35);
}
requestAnimationFrame(loop);
})();
<canvas width=600></canvas>
Ответ 2
Говорите, когда вы используете Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
, вы на самом деле создаете равномерный дистрибутив. Чтобы получить распределение данных в вашем графике, вам нужно распределение с ненулевой асимметрией.
Существуют разные методы получения таких распределений. Вот пример бета-дистрибутива, найденный в stackoverflow.
Вот пример, приведенный по ссылке:
unif = Math.random() // The original uniform distribution.
И мы можем перенести его в бета-дистрибутив, выполнив
beta = sin(unif*pi/2)^2 // The standard beta distribution
Чтобы получить асимметрию, показанную на диаграмме,
beta_right = (beta > 0.5) ? 2*beta-1 : 2*(1-beta)-1;
Вы можете изменить значение 1 на любое другое, чтобы оно исказилось до другого значения.
Ответ 3
Просто для удовольствия, здесь версия, которая опирается на гауссовую функцию, как упоминается в комментарии SpiderPig к вашему вопросу. Функция Гаусса применяется к случайному числу от 1 до 100, где высота колокола указывает, насколько близко конечное значение будет N
. Я интерпретировал степень D
для обозначения того, насколько вероятным конечное значение должно быть близко к N
, и поэтому D
соответствует ширине колокола - чем меньше D
, тем меньше вероятность смещения. Очевидно, что пример может быть далее откалиброван.
(Я скопировал метод холста Кен Файрстенберга, чтобы продемонстрировать функцию.)
function randBias(min, max, N, D) {
var a = 1,
b = 50,
c = D;
var influence = Math.floor(Math.random() * (101)),
x = Math.floor(Math.random() * (max - min + 1)) + min;
return x > N
? x + Math.floor(gauss(influence) * (N - x))
: x - Math.floor(gauss(influence) * (x - N));
function gauss(x) {
return a * Math.exp(-(x - b) * (x - b) / (2 * c * c));
}
}
var ctx = document.querySelector("canvas").getContext("2d");
ctx.fillStyle = "red";
ctx.fillRect(399, 0, 2, 110);
ctx.fillStyle = "rgba(0,0,0,0.07)";
(function loop() {
for (var i = 0; i < 5; i++) {
ctx.fillRect(randBias(0, 600, 400, 50), 4, 2, 50);
ctx.fillRect(randBias(0, 600, 400, 10), 55, 2, 50);
ctx.fillRect(Math.random() * 600, 115, 2, 35);
}
requestAnimationFrame(loop);
})();
<canvas width=600></canvas>
Ответ 4
Fun: используйте изображение как функцию плотности. Образец случайных пикселей, пока вы не получите черный, затем возьмите координату x.
![enter image description here]()
код:
getPixels = require("get-pixels"); // npm install get-pixels
getPixels("distribution.png", function(err, pixels) {
var height, r, s, width, x, y;
if (err) {
return;
}
width = pixels.shape[0];
height = pixels.shape[1];
while (pixels.get(x, y, 0) !== 0) {
r = Math.random();
s = Math.random();
x = Math.floor(r * width);
y = Math.floor(s * height);
}
return console.log(r);
});
Пример вывода:
0.7892316638026386
0.8595335511490703
0.5459279934875667
0.9044852438382804
0.35129814594984055
0.5352215224411339
0.8271261665504426
0.4871773284394294
0.8202084102667868
0.39301465335302055
Масштаб по вкусу.