今天跟大家唠唠我最近在搞的“蒙特”的事儿,不是雪茄,也不是旅游,是蒙特卡洛模拟,这玩意儿听着高大上,上手了也就那么回事儿。
我就是觉得好玩,想看看这玩意儿到底有多神。毕竟又是随机抽样,又是概率统计的,听起来就让人觉得能解决很多实际问题。我就想着,要不自己也来试试?
说干就干,我先是找了些资料,恶补了一下概率论和统计学的知识。大学那点底子早就忘得差不多了,只能重新捡起来。看了不少文章,也啃了点书,算是对蒙特卡洛方法有了个大概的了解。简单来说,就是通过大量的随机试验,来模拟一些复杂的过程,然后根据试验结果来估计一些数值。
理论懂了,接下来就是实践。我找了个最简单的例子——计算圆周率π。这个例子经典,网上教程也多,适合我这种新手入门。我的思路是这样的:在一个正方形里面画一个内切圆,然后随机在正方形里面撒点。如果点足够多,那么落在圆里面的点的比例,就约等于圆的面积和正方形面积的比值。有了这个比值,就能反推出π的值。
我用Python写了一段简单的代码,模拟了这个撒点的过程。代码很简单,就是生成一些随机的坐标,然后判断这个坐标是否在圆内。如果点在圆内,计数器就加一。根据计数器的值,计算出π的估计值。
第一次运行的时候,结果把我雷到了。算出来的π值,3点几,看着就离谱。我仔细检查了一下代码,发现是随机数生成的时候出了问题。我用的随机数生成器,生成的随机数不够均匀,导致撒点不均匀,结果自然就不准了。
改了随机数生成器之后,结果好多了,但是还是不够精确。我又试着增加了撒点的数量,发现随着点数的增加,π的估计值越来越接近真实值。但是,要达到很高的精度,需要的点数也非常多,计算时间也随之增加。
- 第一次尝试:随机数生成器问题
- 第二次尝试:增加点数,提高精度
- 第三次尝试:代码优化,提高效率
为了提高效率,我又对代码进行了一些优化。比如,把一些重复的计算放到循环外面,减少了计算量。经过几次优化,代码的运行速度提高了不少。
这回实践,虽然只是个小小的例子,但是让我对蒙特卡洛方法有了更深入的理解。也让我体会到,理论学习和实践操作,真的是两码事。只有亲自动手去做,才能发现问题,解决问题,真正掌握知识。
总结一下这回“蒙特”之旅:
- 理论学习是基础,实践操作是关键。
- 代码质量很重要,随机数生成器要选
- 优化代码能提高效率,节省时间。
以后有机会,我还想尝试用蒙特卡洛方法解决更复杂的问题。比如,模拟股票价格的波动,或者预测天气变化等等。蒙特卡洛方法的应用前景非常广阔,值得我们好好研究。