在 Python 中模拟随机游走

Question

我正在使用 Python 3。下面的代码尝试在 3 维中模拟 random walk 的 N 步。在每一步，随机选择一个方向（北、南、东、西、上、下），每个方向的概率为 1/6，并在该方向上采取大小为 1 的步长。然后打印新位置。起始位置是原点 (0,0)。

即使没有错误消息，代码也不起作用。我们应该只在 x、y 或 z 上移动一步。但是，在输出中，我看到有时我根本不动，或者有时我朝多个方向移动。

这是我的代码：

import random

N = 30

n = random.random() 

x = 0
y = 0
z = 0
count = 0

while count <= N:

    if n < 1/6:
        x = x + 1          
        n = random.random()
    if n >= 1/6 and n < 2/6:
        y = y + 1           
        n = random.random() 
    if n >= 2/6 and n < 3/6:
        z = z + 1           
        n = random.random() 
    if n >= 3/6 and n < 4/6:
        x = x - 1           
        n = random.random() 
    if n >= 4/6 and n < 5/6:
        y = y - 1          
        n = random.random() 
    if n >= 5/6:
        z = z - 1          
        n = random.random()

    print("(%d,%d,%d)" % (x,y,z))
    count = count + 1

print("squared distance = %d" % (x*x + y*y + z*z))

你认为我可以如何解决这个问题？

非常感谢。

Answer 1

你应该使用elif 而不是这么多的ifs。每次计算 if 时，n 的值都会发生变化，然后可能符合下一个 if 的条件。

Answer 2

您不仅应该使用elif，甚至为了提高性能，而且您不需要循环中的多个n = random.random() 语句——一个就可以了：

import random

N = 30

x = 0
y = 0
z = 0

for _ in range(N):

    n = random.random()

    if n < 1/6:
        x += 1
    elif 1/6 <= n < 2/6:
        y += 1
    elif 2/6 <= n < 3/6:
        z += 1
    elif 3/6 <= n < 4/6:
        x -= 1
    elif 4/6 <= n < 5/6:
        y -= 1
    elif n >= 5/6:
        z -= 1

    print(f"({x},{y},{z})")  # python 3.6ism

print("squared distance = {}".format(x*x + y*y + z*z))

Answer 3

不管你用的是什么版本的Python，都需要实现@cdlane提供的答案。

如果您使用的是 Python 2.X，您的另一个问题是 Python 将您的数字解释为 ints。要解决此问题，您需要将 . 添加到分母，即

if n < 1/6.:

而不是

if n < 1/6:

1/6 和其他分数被解释为ints - 您可以通过键入print 1/6 自己检查它，这将为您提供0 或使用print type(1/6) 打印实际类型 - 这将产生<type 'int'>。

因此，当您运行程序时，您的所有 ns 将仅满足最后一个条件（全部大于 0）。