NumPy 正态分布与 Seaborn 可视化指南

正态分布(高斯分布)

简介

正态分布(也称为高斯分布)是一种非常重要的概率分布,它描述了许多自然和人为现象的数据分布情况。正态分布的形状呈钟形,其峰值位于平均值处,两侧对称下降。

特征

正态分布可以用两个参数来完全描述:

均值(μ):表示数据的平均值,分布的峰值位于 μ 处。

标准差(σ):表示数据的离散程度,数值越大,分布越平坦。

生成正态分布数据

NumPy 提供了 random.normal() 函数来生成服从正态分布的随机数。该函数接受以下参数:

loc:正态分布的均值,默认为 0。
scale:正态分布的标准差,默认为 1。
size:输出数组的形状。

示例:生成 100 个服从正态分布的随机数,均值为 5,标准差为 2:

python 复制代码
import numpy as np

data = np.random.normal(loc=5, scale=2, size=100)
print(data)

可视化正态分布

Seaborn 库提供了便捷的函数来可视化分布,包括正态分布。

示例:绘制服从正态分布的数据的分布图:

python 复制代码
import seaborn as sns
import numpy as np

data = np.random.normal(size=1000)

sns.distplot(data)
plt.show()

应用

正态分布在许多领域都有应用,例如:

统计学:用于推断总体参数,进行假设检验等。

机器学习:用于数据预处理,特征工程等。

金融:用于建模股票价格、汇率等金融数据。

工程:用于控制质量、可靠性分析等。

练习

  1. 生成 500 个服从正态分布的随机数,均值为 10,标准差为 3,并绘制它们的分布图。
  2. 比较不同标准差下正态分布形状的变化。
  3. 利用正态分布来模拟一次考试成绩,并计算平均分和标准分。

解决方案

python 复制代码
import seaborn as sns
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 1. 生成服从正态分布的随机数并绘制分布图
data = np.random.normal(loc=10, scale=3, size=500)
sns.distplot(data)
plt.show()

# 2. 比较不同标准差下正态分布形状的变化
sns.distplot(np.random.normal(size=1000, scale=1), label="σ=1")
sns.distplot(np.random.normal(size=1000, scale=2), label="σ=2")
sns.distplot(np.random.normal(size=1000, scale=3), label="σ=3")
plt.legend()
plt.show()

# 3. 模拟考试成绩并计算平均分和标准分
scores = np.random.normal(loc=80, scale=10, size=100)
print("平均分:", scores.mean())
print("标准分:", (scores - scores.mean()) / scores.std())

解释:

在第一个练习中,我们生成了 500 个服从正态分布的随机数,均值为 10,标准差为 3,并使用 Seaborn 的 distplot() 函数绘制了它们的分布图。

在第二个练习中,我们生成了三个服从正态分布的数据集,分别设置标准差为 1、2 和 3,并使用 Seaborn 的 distplot() 函数绘制了它们的分布图。我们可以观察到,随着标准差的增加,分布变得更加平坦,两侧的尾巴更加明显。

在第三个练习中,我们模拟了一次考试成绩,假设成绩服从正态分布,均值为 80,标准差为 10。然后,我们计算了考试成绩的平均分和标准分。

最后

为了方便其他设备和平台的小伙伴观看往期文章:

微信公众号搜索:Let us Coding,关注后即可获取最新文章推送

看完如果觉得有帮助,欢迎点赞、收藏、关注

相关推荐
CM莫问18 分钟前
tokenizer、tokenizer.encode、tokenizer.encode_plus比较
人工智能·python·深度学习·语言模型·大模型·tokenizer·文本表示
web135085886351 小时前
Python毕业设计选题:基于python的白酒数据推荐系统_django+hive
python·django·课程设计
it's all you2 小时前
CentOS设置静态IP教程(2024年12月20日)
linux·tcp/ip·centos
云空3 小时前
《解锁 Python 数据分析的强大力量》
python·数据挖掘·数据分析
MUTA️4 小时前
专业版pycharm与服务器连接
人工智能·python·深度学习·计算机视觉·pycharm
xuanfengwuxiang4 小时前
安卓帧率获取
android·python·测试工具·adb·性能优化·pycharm
m0_694938015 小时前
Leetcode打卡:字符串及其反转中是否存在同一子字符串
linux·服务器·leetcode
觅远5 小时前
python+PyMuPDF库:(一)创建pdf文件及内容读取和写入
开发语言·python·pdf
MinIO官方账号5 小时前
使用亚马逊针对 PyTorch 和 MinIO 的 S3 连接器实现可迭代式数据集
人工智能·pytorch·python
四口鲸鱼爱吃盐5 小时前
Pytorch | 利用IE-FGSM针对CIFAR10上的ResNet分类器进行对抗攻击
人工智能·pytorch·python·深度学习·计算机视觉