Numpy中np.random.rand()和np.random.randn()用法与区别详解
本文详细解析Numpy库中np.random.rand()与np.random.randn()两个函数的具体用法及核心区别。前者生成[0,1)区间的均匀分布随机数,常用于深度学习Dropout正则化;后者生成均值为0、标准差为1的标准正态分布随机数。文章通过语法示例、参数说明及概率分布规律,帮助开发者准确选择适合场景的随机数生成方法。
np.random.rand()与np.random.randn()概述
numpy.random.rand(d0, d1, …, dn)函数用于生成位于[0, 1)区间内的随机样本。该函数返回一个或一组服从“0~1”均匀分布的随机数值。
numpy.random.randn(d0, d1, …, dn)函数则用于从标准正态分布中返回一个或多个样本值。
np.random.rand()函数详解
1. np.random.rand()函数详解
语法格式如下:
np.random.rand(d0,d1,d2……dn)
注:其调用方式与np.random.randn()函数类似。
功能说明: 该函数返回一个或一组服从“0~1”均匀分布的随机样本值。随机样本的取值范围包含0但不包含1,即[0,1)。
应用场景:在深度学习的Dropout正则化技术中,可用于生成dropout随机向量(dl)。 例如(其中keep_prob表示神经元的保留比例):
dl = np.random.rand(al.shape[0],al.shape[1]) < keep_prob
具体示例如下:

注意事项:
关于均匀分布:
均匀分布又称矩形分布,是一种对称概率分布。在相同长度的区间内,分布概率是相等的。
均匀分布由两个参数a和b定义,分别代表数轴上的最小值和最大值,通常缩写为U(a,b)。
均匀分布的概率密度函数表达式为:


np.random.randn()函数详解
2. np.random.randn()函数语法:
np.random.randn(d0,d1,d2……dn)
1)当函数括号内无参数时,返回一个浮点数;
2)当函数括号内有一个参数时,返回秩为1的数组,无法直接表示向量或矩阵;
3)当函数括号内有两个及以上参数时,返回对应维度的数组,可表示向量或矩阵;
4)np.random.standard_normal()函数与np.random.randn()功能类似,但np.random.standard_normal()的输入参数必须为元组(tuple)。
# 举例:
np.random.standard_normal((5))
# [-0.53268495 0.30171848 1.85232368 -0.58746393 0.19683992]
np.random.standard_normal((5,2))
'''
[[-2.44520524 2.29767001]
[-1.19770033 -1.09569325]
[-0.75414833 0.49509984]
[-1.42537268 0.41788237]
[ 1.85465491 -1.44383249]]
'''
np.random.standard_normal((5,2,3))
'''
[[[ 0.54013502 -0.25347615 1.73395647]
[ 1.03386947 -0.54856199 2.10004584]]
[[-0.57632903 -0.05856844 1.72805595]
[ 1.3507174 0.61459539 0.63380028]]
[[-2.24857933 -1.29276097 0.42585061]
[ 0.75974263 -0.83670586 -1.56930898]]
[[-0.32212 1.2884624 1.53744081]
[ 1.5444555 -1.82408734 -0.55952688]]
[[-1.21191144 -1.40454518 -0.3369976 ]
[-0.89314143 0.28291988 1.58394166]]]
'''
np.random.standard_normal((5,2,3,1))
'''
[[[[ 0.19019221]
[ 0.64618425]
[ 0.99815722]]
[[-0.0570328 ]
[ 0.83271045]
[-0.30469335]]]
[[[-1.14788388]
[ 0.09563431]
[ 2.05611213]]
[[-0.14251287]
[ 1.00922816]
[-0.55403104]]]
[[[ 1.75657437]
[ 1.46381575]
[ 1.10527197]]
[[ 0.22667296]
[ 0.18305552]
[ 0.5778761 ]]]
[[[ 0.26501242]
[-0.4863313 ]
[ 1.01096974]]
[[-2.46562874]
[ 0.19516242]
[-1.92500848]]]
[[[ 0.97904566]
[ 0.80444414]
[ 0.99981326]]
[[-0.74329878]
[-0.9265738 ]
[ 0.0288684 ]]]]
'''
5)np.random.randn()的输入参数通常为整数,若传入浮点数,系统会自动截断并转换为整数。
功能说明:通过该函数可以返回一个或一组服从标准正态分布的随机样本值。
分布特点:标准正态分布是以0为均值、以1为标准差的正态分布,记为N(0,1)。其对应的正态分布曲线如下图所示:

补充说明:
标准正态分布曲线下面积的分布规律如下:
在-1.96~+1.96范围内,曲线下的面积等于0.9500(即取值落在此区间的概率为95%);在-2.58~+2.58范围内,曲线下面积为0.9900(即取值落在此区间的概率为99%)。 因此,由np.random.randn()函数产生的随机样本,其取值主要分布在-1.96~+1.96之间。虽然不排除存在较大值的情形,但概率较小。
参考资料:
https://blog.csdn.net/abc13526222160/article/details/86423754
https://www.cnblogs.com/BBS2013/p/12839042.html
至此,关于Numpy中np.random.rand()和np.random.randn()的用法及区别详解已介绍完毕。如需了解更多相关Numpy np.random.rand()和np.random.randn()内容,请搜索本站历史文章或继续浏览后续相关文章。感谢大家的支持!
免责声明:本文内容仅供参考,不代表本站观点。转载或引用请注明出处。









