问题 Javascript:生成具有固定均值和标准差的随机数


我的问题:

如何在Javascript中创建具有给定均值和标准差(sd)的随机数列表?

例:

我想创建一个包含5个随机数的列表,范围在1到10之间。结果均值应为5,标准差应为2。

到目前为止我做了什么:

我的想法是(http://jsfiddle.net/QASDG/3/):

  1. 创建一个函数(名为“createData”),它创建1到10之间的5个随机数,并将它们推入“数组”
  2. 此函数还应计算这5个数的平均值(和sd)。
  3. 使用“do-while”-loop:只要“average变为5”(并且“sd变为2”),就执行上述功能。但是当我调用do-while循环时,浏览器当然会崩溃,因为有很多情况下平均值是!= 5(和sd!= 2)。

注意:我还没有添加SD,因为代码不是很优雅。

我发现该网站的另一个脚本声明:“此代码的目标是生成一个集合,其中包含5个正态分布的随机数,平均值为1.0,标准差为0.5。” http://rosettacode.org/wiki/Random_numbers#JavaScript。我试图根据我的需要调整它,添加“Math.floor”并更改“for”-loop(i <5)中的条件。

function randomNormal() {
    return Math.floor(Math.cos(2 * Math.PI * Math.random()) * Math.sqrt(-2 * Math.log(Math.random())))
}

var a = []
for (var i=0; i < 5; i++){
    a[i] = randomNormal() / 2 + 1
}

我想如何修改我的代码:

我不太确定我是否理解了这段代码的数学部分。根据网页,它将创建一个正常的分布(这是伟大的,但没有必要)。所以我需要的是:

  • 我在哪里可以更改给定的均值和sd(例如,mean = 5,sd = 2)以创建随机数(满足这些属性)。
  • 如何实现1到10之间的范围? (也许我可以使用类似的东西:Math.floor(Math.random()* 10)+1)

非常感谢!


6038
2018-03-24 20:17


起源

不 Math.floor 在那个地方总是圆的 0? - Bergi
wikihow.com/Calculate-Standard-Deviation 现在代码。向我们展示你尝试了什么然后我们帮助。我打赌这是你上学的练习,说实话,这对你自己的好处很有意思 不要寻找现成的解决方案,不要求现成的解决方案 - Peter
@Peter:请重新阅读这个问题。他不想计算标准差,他想 生成 具有所需属性的集合。还有,他 没有 提供他试过的代码。 - Bergi
@Bergi:我知道。他需要生成符合要求mean = x,sd = y的随机数 - Peter
@Peter:你为什么评论“告诉我们你有什么尝试“并链接到 wikihow.com/Calculate-Standard-Deviation? - Bergi


答案:


如何在JavaScript中创建具有给定均值和标准差(sd)的随机数列表?

这似乎是一个关于随机创建具有精确指定的数字列表的问题 意思 并准确指定 标准差 (而不是从具有给定均值和sd的特定概率分布中抽取随机数的问题)。

一个简单的解决方案是绘制一个随机数列表,然后移动并缩放此列表以获得所需的均值和sd,如 在这个答案中描述 从 stats.stackexchange

比如说,我们在1到10之间生成以下5个随机数:

4.527991433628388
6.3254986488276055
5.123502737960912
7.3331068522336125
9.069573681037484

这个列表有一个平均值 6.475934670737601 和...的sd 1.8102412442104023

然后,我们将列表中的每个数字转换为:

newNum = oldSD * (oldNum - oldMean) / oldSD + newMean

通过将新均值设置为5并将新sd设置为2,我们得到以下转换列表:

2.847863379160965
4.83379450402964
3.505799227476338
5.947025358346529
7.865517530986525

计算此列表的均值和sd确认它们确实是5和2。

下面是在JavaScript中演示此方法的代码:

// create a list of 5 random numbers between 1 and 10
var list = randomList(5, 1, 10);

// transform the list to have an exact mean of 5 and sd of 2
var newList = forceDescriptives(list, 5, 2);

// display the transformed list and descriptive statistics (mean and sd)
console.log('Transformed random list', newList, descriptives(newList));

// display the original list and descriptive statistics (mean and sd)
console.log('Original random list', list, descriptives(list));


/* demo functions */

function randomList(n, a, b) {
  // create a list of n numbers between a and b
  var list = [],
    i;
  for (i = 0; i < n; i++) {
    list[i] = Math.random() * (b - a) + a;
  }
  return list;
}

function descriptives(list) {
  // compute mean, sd and the interval range: [min, max]
  var mean,
    sd,
    i,
    len = list.length,
    sum,
    a = Infinity,
    b = -a;
  for (sum = i = 0; i < len; i++) {
    sum += list[i];
    a = Math.min(a, list[i]);
    b = Math.max(b, list[i]);
  }
  mean = sum / len;
  for (sum = i = 0; i < len; i++) {
    sum += (list[i] - mean) * (list[i] - mean);
  }
  sd = Math.sqrt(sum / (len - 1));
  return {
    mean: mean,
    sd: sd,
    range: [a, b]
  };
}

function forceDescriptives(list, mean, sd) {
  // transfom a list to have an exact mean and sd
  var oldDescriptives = descriptives(list),
    oldMean = oldDescriptives.mean,
    oldSD = oldDescriptives.sd,
    newList = [],
    len = list.length,
    i;
  for (i = 0; i < len; i++) {
    newList[i] = sd * (list[i] - oldMean) / oldSD + mean;
  }
  return newList;
}

限制

请注意,由于浮点运算的精度限制,演示有时会计算精确均值和sd略有偏差(如sd of sd of 2.0000000000000004 代替 2)。另请注意,根据所需的平均值和sd,可能无法生成所需范围内的数字列表,如 这个答案 上 math.stackexchange。这意味着转换后的列表可能与原始列表的范围非常不同。另请注意,可能无法使用给定的整数均值和整数sd生成给定范围内的随机整数列表。


11
2017-12-27 21:26



很好的答案,但代码真的伤害了我的眼睛。我对它进行了“现代化”(见 这个jsFiddle)。 - Benny Bottema
@BennyBottema,ES6的好处的好例子。我通常会编写符合ES3的代码,除非我知道它将在何处使用。对不起,如果这伤害了你的眼睛...... - Tomas Langkaas
不用担心,这是一个 更新小提琴 适用于ES3的18年规格。我想如果它在IE5中有效,那就足够了吧? - Benny Bottema
这是一个很好的答案,彻底和充分地涵盖了这个主题。并且看到它也是如此 只要 一,它值得赏金。感谢您回应此行动呼吁! - Papayaman1000