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社区首页 >专栏 >写个画图装饰器,通过绘图加深对常见概率分布的理解

写个画图装饰器,通过绘图加深对常见概率分布的理解

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发布2020-02-12 16:10:55
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发布2020-02-12 16:10:55
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文章被收录于专栏:算法channel算法channel

1 导入包

导入本次实验所用的4种常见分布,连续分布的代表:beta分布、正态分布,均匀分布,离散分布的代表:二项分布。

代码语言:javascript
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import numpy as np
from scipy.stats import beta, norm, uniform, binom
import matplotlib.pyplot as plt
from functools import wraps

2 定义带参数的装饰器

绘图装饰器带有四个参数分别表示legend的2类说明文字,y轴label, 保存的png文件名称。

代码语言:javascript
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# 定义带四个参数的画图装饰器
def my_plot(label0=None, label1=None, ylabel='probability density function', fn=None):
    def decorate(f):
        @wraps(f)
        def myplot():
            fig = plt.figure(figsize=(16, 9))
            ax = fig.add_subplot(111)
            x, y, y1 = f()
            ax.plot(x, y, linewidth=2, c='r', label=label0)
            ax.plot(x, y1, linewidth=2, c='b', label=label1)
            ax.legend()
            plt.ylabel(ylabel)
            # plt.show()
            plt.savefig('./img/%s' % (fn,))
            plt.close()
        return myplot
    return decorate

3 均匀分布

从图中可看出,红色概率密度函数只在0~1才会发生,曲线与x轴的0~1区间所封闭的面积为全概率1.0.

代码语言:javascript
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# 均匀分布(uniform)
@my_plot(label0='b-a=1.0', label1='b-a=2.0', fn='uniform.png')
def unif():
    x = np.arange(-0.01, 2.01, 0.01)
    y = uniform.pdf(x, loc=0.0, scale=1.0)
    y1 = uniform.pdf(x, loc=0.0, scale=2.0)
    return x, y, y1

4 二项分布

红色曲线表示发生一次概率为0.3,重复50次的密度函数,二项分布期望值为0.3*50 = 15次。看到这50次实验,很可能出现的次数为10~20.可与蓝色曲线对比分析。

代码语言:javascript
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@my_plot(label0='n=50,p=0.3', label1='n=50,p=0.7', fn='binom.png', ylabel='probability mass function')
def bino():
    x = np.arange(50)
    n, p, p1 = 50, 0.3, 0.7
    y = binom.pmf(x, n=n, p=p)
    y1 = binom.pmf(x, n=n, p=p1)
    return x, y, y1

5 高斯分布

红色曲线表示均值为0,标准差为1.0的概率密度函数,蓝色曲线的标准差更大,所以它更矮胖,显示出取值的多样性,和不稳定性。

代码语言:javascript
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# 高斯 分布
@my_plot(label0='u=0.,sigma=1.0', label1='u=0.,sigma=2.0', fn='guass.png')
def guass():
    x = np.arange(-5, 5, 0.1)
    y = norm.pdf(x, loc=0.0, scale=1.0)
    y1 = norm.pdf(x, loc=0., scale=2.0)
    return x, y, y1

6 beta分布

beta分布的期望值如下,可从下面的两条曲线中加以验证:

代码语言:javascript
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@my_plot(label0='a=10., b=30.', label1='a=4., b=4.', fn='beta.png')
def bet():
    x = np.arange(-0.1, 1, 0.001)
    y = beta.pdf(x, a=10., b=30.)
    y1 = beta.pdf(x, a=4., b=4.)
    return x, y, y1

7 总结

统一调用以上四个函数,分别绘制概率曲线:

代码语言:javascript
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distrs = [unif, bino, guass, bet]
for distri in distrs:
    distri()

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原始发表:2020-01-05,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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