首页 > 编程知识 正文

蒙特卡洛模拟,蒙特卡洛算法属于什么算法

时间:2023-05-04 07:48:48 阅读:47891 作者:2620

来源:

蒙特卡罗方法-转- CSDN博客

3359 blog.csdn.net/u 011088260/article/details/52197783

概述:

蒙特卡罗方法是一种计算方法。 原理是通过大量随机样本,了解一个系统,得到想要计算的值。

来源:

科学网-蒙特卡罗(Monte Carlo )方法综述- gxdz博文

3358 blog.sciencenet.cn/blog-324394-292355.html 3358 www.Sina.com /

)1)1.蒙特卡洛算法的步骤)对于粒子输运问题等原本就具有随机性质的问题,主要是准确描述和模拟这一概率过程。 计算非随机性质的的确定性问题,如定积分,必须提前构造人的概率过程,是对其中一些参数要求较高的问题的求解。 即,将不具有随机性质的问题转换为随机性质的问题。

)2)根据已知概率分布建立抽样)概率模型,可以认为各种概率模型由各种概率分布组成,因此生成已知概率分布的随机变量(或随机向量)是蒙特卡罗方法的组成最简单、基本、最重要的概率分布之一是(0,1 )上的均匀分布(或矩形分布)。 随机数是具有这种均匀分布的随机变量。 随机数序列是具有这种分布的整体简单子样本,是具有这种分布的相互独立的随机变量序列。 产生随机数的问题是来自该分布的采样问题。 在计算机中,可以用物理方法产生随机数,但很贵,不能重复。 不好用。 另一种方法是用数学递归公式生成。 这样生成的数组与真随机数数组不同,因此称为伪随机数,或伪构造或描述概率过程。 然而,许多统计验证的结果是,它具有与真随机数或随机数序列相近的性质,因此可以用作真随机数。 已知分布随机采样有多种方法,与来自[ 0,1 ]的均匀分布采样不同,这些方法通过随机序列来实现,即,假设产生随机数。 由此可见,随机数是实现蒙特卡罗模拟的基本工具。 建立各种估计量:一般来说,在建立概率模型并从中可以进行采样后,即实现仿真后,我们确定随机变量,作为所要求问题的解,将其称为无偏估计。 (此文,不可理解----不偏不倚的估计(http://www.Sina.com/http://www.Sina.com/)。 例如,检查产品正品率的问题可以将1表示为正品,将0表示为不合格品。 因此,在每个产品的检查中,作为正品率的估计量,可以定义以下随机变量Ti。 因此,在n次实验后,正品的个数明显为正品率p。 可见Ti是不偏不倚的估计。 当然,也可引入其它类型的估计,例如最大似然估计、渐进偏移估计等。 但是蒙特卡罗计算中使用最多的是无偏估计。 用比较抽象的概率语言记述蒙特卡罗法来解决问题的手续如下。 构建概率空间(w,a,p )。 在此,w是事件的集合,a是集合w的部分集合的s体,p是在a上形成的某种概率测度。 在该概率空间中,随机变量q(w )、w Icirc; w允许随机变量的期望值正好是所需解q,并且使用q(w )的简单子样本的算术平均值作为q的近似值。

随机数序列

这是20世纪40年代在美国诞生的“曼哈顿计划”,名字来源于赌城蒙特卡罗,象征着概率。

二、计算的第一个例子是蒙特卡罗方法计算圆周率。

有与正方形内部相接的圆,它们的面积之比为/4。

现在,在这个正方形的内部,随机产生10000个点(即10000个坐标对(x,y ) ) ),通过计算它们和中心点之间的距离来判断是否在圆的内部。

p>

如果这些点均匀分布,那么圆内的点应该占到所有点的 π/4,因此将这个比值乘以4,就是π的值。通过R语言脚本随机模拟30000个点,π的估算值与真实值相差0.07%。

三、积分的计算

上面的方法加以推广,就可以计算任意一个积分的值。

比如,计算函数 y = x2 在 [0, 1] 区间的积分,就是求出下图红色部分的面积。

这个函数在 (1,1) 点的取值为1,所以整个红色区域在一个面积为1的正方形里面。在该正方形内部,产生大量随机点,可以计算出有多少点落在红色区域(判断条件 y < x2)。这个比重就是所要求的积分值。

用Matlab模拟100万个随机点,结果为0.3328。

四、交通堵塞

蒙特卡罗方法不仅可以用于计算,还可以用于模拟系统内部的随机运动。下面的例子模拟单车道的交通堵塞。

根据 Nagel-Schreckenberg 模型,车辆的运动满足以下规则。

当前速度是 v 。如果前面没车,它在下一秒的速度会提高到 v + 1 ,直到达到规定的最高限速。如果前面有车,距离为d,且 d < v,那么它在下一秒的速度会降低到 d - 1 。此外,司机还会以概率 p 随机减速, 将下一秒的速度降低到 v - 1 。

在一条直线上,随机产生100个点,代表道路上的100辆车,另取概率 p 为 0.3 。

上图中,横轴代表距离(从左到右),纵轴代表时间(从上到下),因此每一行就表示下一秒的道路情况。

可以看到,该模型会随机产生交通拥堵(图形上黑色聚集的部分)。这就证明了,单车道即使没有任何原因,也会产生交通堵塞。

五、产品厚度

某产品由八个零件堆叠组成。也就是说,这八个零件的厚度总和,等于该产品的厚度。

已知该产品的厚度,必须控制在27mm以内,但是每个零件有一定的概率,厚度会超出误差。请问有多大的概率,产品的厚度会超出27mm?

取100000个随机样本,每个样本有8个值,对应8个零件各自的厚度。计算发现,产品的合格率为99.9979%,即百万分之21的概率,厚度会超出27mm。

六、证券市场

证券市场有时交易活跃,有时交易冷清。下面是你对市场的预测。

如果交易冷清,你会以平均价11元,卖出5万股。如果交易活跃,你会以平均价8元,卖出10万股。如果交易温和,你会以平均价10元,卖出7.5万股。

已知你的成本在每股5.5元到7.5元之间,平均是6.5元。请问接下来的交易,你的净利润会是多少?

取1000个随机样本,每个样本有两个数值:一个是证券的成本(5.5元到7.5元之间的均匀分布),另一个是当前市场状态(冷清、活跃、温和,各有三分之一可能)。

模拟计算得到,平均净利润为92, 427美元

自己的总结:

总体来说蒙特卡洛算法就是随机的产生足够多的点,然后根据产生的点落入所求的区域,以及已知的区域的个数,构建概率。

概率  =  求解区/已知区

然后得到求解的区域。

版权声明:该文观点仅代表作者本人。处理文章:请发送邮件至 三1五14八八95#扣扣.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。