Python：重复二维随机游走模拟答案

【问题标题】：Python: Repetition of 2-d random walk simulationPython：重复二维随机游走模拟
【发布时间】：2014-10-16 02:21:01
【问题描述】：

我正在模拟二维随机游走，方向 0

a=np.zeros((1000,2), dtype=np.float)

def randwalk(x,y):
    theta=2*math.pi*rd.rand() # Theta is a random angle between 0 and 2pi
    x+=math.cos(theta);          # Since spatial unit = 1
    y+=math.sin(theta);          # Since spatial unit = 1
    return (x,y)

x, y = 0., 0.
for i in range(1000):
    x, y = randwalk(x,y)
    a[i,:] = x, y

这会生成一个单步走，并将所有中间坐标存储在 numpy 数组 a 中。如何编辑我的代码以重复步行 12 次（每次使用新的随机种子），然后将每次运行保存在单独的文本文件中？我的 randwalk 函数中是否需要一个 while 循环？

猜测：

rwalkrepeat = []

for _ in range(12):
    a=np.zeros((1000,2), dtype=np.float)
    x, y = 0., 0.
    for i in range(1000):
        x, y = randwalk(x,y)
        a[i,:] = x, y

rwalkrepeat.append(a)

print rwalkrepeat

【问题讨论】：

重复上述 12 次，围绕你已有的内容的 for 循环会很好地工作。
在发布问题之前，您应该尝试自己解决更多问题。你说，“我需要一个while循环吗..”，最好的答案是尝试让它与while循环一起工作。另外，尝试使用for 循环使其工作，因为您也知道这一点。另存为文本？，谷歌“numpy另存为文本”，看看你得到了什么..第一个命中是numpy.savetxt，第二个是numpy input and output。
@tom10 我在帖子中添加了一个猜测。我在正确的路线上吗？

标签： python numpy random-walk

【解决方案1】：

您不需要任何显式循环。整个解决方案可以向量化（未经测试）：

nsteps = 1000
nwalks = 12
theta = 2 * np.pi * np.random.rand(nwalks, nsteps - 1)
xy = np.dstack((np.cos(theta), np.sin(theta)))
a = np.hstack((np.zeros((nwalks, 1, 2)), np.cumsum(xy, axis=1)))

【讨论】：

【解决方案2】：

与您的代码的一般形式保持一致的方法是：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import random as rd
import math

a=np.zeros((1000,2), dtype=np.float)

def randwalk(x,y):
    theta=2*math.pi*rd.random() 
    x+=math.cos(theta);          
    y+=math.sin(theta);          
    return (x,y)

fn_base = "my_random_walk_%i.txt"
for j in range(12):
    rd.seed(j)
    x, y = 0., 0.
    for i in range(1000):
        x, y = randwalk(x,y)
        a[i,:] = x, y
    fn = fn_base % j
    np.savetxt(fn, a)

对于基本计算，panda-34 和 NPE 的答案也不错，并利用了 numpy 的向量化。

在这里，我使用seed(j) 将种子显式设置为随机数。这样做的好处是，只要种子相同，每个结果都是可重复的，即使它们没有按顺序运行，或者您更改了数组长度等。尽管如果没有'不想要可重复的运行——那么 random 将只是从时间中播种，并且所有运行中的所有随机数都会不同。

文件名说明：由于 OP 要求将多个运行中的每一个保存到不同的文件，我认为有编号的文件会很好，例如，这里是 my_random_walk_0.txt、my_random_walk_1.txt 等。在我的示例中，我使用了名称fn_base 作为一个变量来保存文件名的一般格式，因此，比如说，代码fn = fn_base % 17 将设置fn 等于my_random_walk_17.txt（这对于python 来说有点老派，请阅读“字符串格式化”在python中了解更多）。

【讨论】：

谢谢，这很好用。您可能会说我对 Python 非常缺乏经验，fn 和 fn_base 是什么？
我在答案末尾添加了解释。

【解决方案3】：

如果你使用 numpy，为什么不使用 numpy？我会这样做：

n_moves = 1000
a = np.zeros((n_moves, 2))

for i in range(12):
    thetas = (2*np.pi) * np.random.rand(n_moves-1)
    a[1:,0] = np.cos(thetas)
    a[1:,1] = np.sin(thetas)
    a = np.add.accumulate(a, 0)

【讨论】：