python蒙特卡洛方法圓周率 蒙特卡洛算法的實(shí)際應(yīng)用舉例?
蒙特卡洛算法的實(shí)際應(yīng)用舉例?相對(duì)簡(jiǎn)單的隨機(jī)抽樣,通過(guò)坐標(biāo)變換產(chǎn)生球面、圓曲面、立方體曲面等。在一些計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程中,噪聲可以隨機(jī)產(chǎn)生,如花粉在水中的隨機(jī)游走,可以利用這些噪聲產(chǎn)生外界水分子的作用力來(lái)模
蒙特卡洛算法的實(shí)際應(yīng)用舉例?
相對(duì)簡(jiǎn)單的隨機(jī)抽樣,通過(guò)坐標(biāo)變換產(chǎn)生球面、圓曲面、立方體曲面等。在一些計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程中,噪聲可以隨機(jī)產(chǎn)生,如花粉在水中的隨機(jī)游走,可以利用這些噪聲產(chǎn)生外界水分子的作用力來(lái)模擬真實(shí)情況。當(dāng)然,有些科學(xué)計(jì)算也可以這樣近似。最簡(jiǎn)單的例子是積分的近似計(jì)算。對(duì)于一些計(jì)算機(jī)不能完全枚舉的優(yōu)化問(wèn)題,也可以用蒙特卡羅方法得到較好的解。常用的優(yōu)化方法,如模擬退火、量子退火等,都采用蒙特卡羅算法。
量子蒙特卡洛方法是什么?
蒙特卡羅方法又稱(chēng)統(tǒng)計(jì)模擬方法和隨機(jī)抽樣技術(shù),是一種隨機(jī)模擬方法。它是一種基于概率和統(tǒng)計(jì)理論的計(jì)算方法。它使用隨機(jī)數(shù)或更常見(jiàn)的偽隨機(jī)數(shù)來(lái)解決許多計(jì)算問(wèn)題。為了得到問(wèn)題的近似解,將問(wèn)題與某一概率模型聯(lián)系起來(lái),用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)模擬或抽樣。為了象征性地展示這種方法的概率和統(tǒng)計(jì)特性,使用了賭城蒙特卡羅來(lái)命名它。
量子蒙特卡羅方法是用蒙特卡羅方法計(jì)算波函數(shù)的期望值。如果我們有一個(gè)N個(gè)電子的系統(tǒng),那么坐標(biāo)的自由度是3N,在如此大的維空間中進(jìn)行普通積分是不可行的。在變分蒙特卡羅中,計(jì)算的精度完全取決于探測(cè)波函數(shù)的精度。在擴(kuò)散montecarlo中,通過(guò)投影改進(jìn)了試波函數(shù),提高了計(jì)算精度。
然后,根據(jù)上圖建立六維直角坐標(biāo)系,然后計(jì)算波函數(shù)的期望值。最后,利用線(xiàn)性回歸或正態(tài)分布函數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了量子蒙特卡羅方法的分析,為量子力學(xué)找到了一條更為現(xiàn)實(shí)的途徑
!量子蒙特卡羅方法是概率方法在量子力學(xué)研究中的應(yīng)用。
python產(chǎn)生10000個(gè)隨機(jī)點(diǎn)計(jì)算圓周率?
蒙特卡羅方法可以通過(guò)多次散射點(diǎn)計(jì)算周長(zhǎng),模擬概率,計(jì)算面積。它是否在圓內(nèi),可以通過(guò)到圓心的距離來(lái)求解。利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度,可以快速計(jì)算周長(zhǎng)。噴灑次數(shù)越多,PI越精確。代碼如下:
from random import random
from math import sqrt
from time import process time
DARTS=10000
hits=0.0
process time()
對(duì)于范圍內(nèi)的I(1,DARTS 1):
x,y=random()
dist=sqrt(x**2,y**2)
如果(dist<=1.0):
命中=命中1
pi=4*(命中/省道)
打?。ā眕i值為{}。". 格式(PI)
打?。ā边\(yùn)行時(shí)為:{。5F}s”。格式(過(guò)程)蒙特卡羅分析(統(tǒng)計(jì)模擬)是一種使用隨機(jī)抽樣統(tǒng)計(jì)來(lái)估計(jì)結(jié)果的計(jì)算方法。它可以用來(lái)估計(jì)PI。它是由約翰·馮·諾依曼提出的。由于計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性很大程度上取決于樣本數(shù),一般需要大量的樣本數(shù)據(jù),因此在沒(méi)有計(jì)算機(jī)的時(shí)代一直沒(méi)有得到重視。蒙特卡羅分析方法可以用來(lái)估計(jì)周長(zhǎng)比。如圖所示,在邊長(zhǎng)為2的正方形中,做一個(gè)半徑為1的圓。正方形的面積等于2×2=4,圓的面積等于π×1×1=π。因此,正方形的面積與圓的面積之比是4:π?,F(xiàn)在讓我們用計(jì)算機(jī)或輪盤(pán)賭來(lái)生成幾組均勻分布在0和2之間的隨機(jī)數(shù),這些隨機(jī)數(shù)散落在正方形中作為某一點(diǎn)的坐標(biāo)。那么平方中的數(shù)N與圓中的數(shù)k之比接近平方面積與圓面積之比,即N:k≈4:π,因此π≈4K/N,需要大量均勻分布的隨機(jī)數(shù)才能得到更精確的值,這也是蒙特卡羅分析的缺點(diǎn)方法。