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
顺顺 尼17 小时前
进程(从操作系统的状态到linux的进程状态一步到位)
linux·服务器
曲幽18 小时前
我用fastapi-scaff搭了个项目,两天工期缩到两小时,老板以为我开挂了
python·api·fastapi·web·celery·cli·db·alembic·fastapi-scaff
半点闲18 小时前
入门 SQLAlchemy 教程:从 0 到 1 创建数据库
数据库·python·sqlite·sqlalchemy
张元清18 小时前
5 分钟用 Vite SSR 搭建一个全栈 React 应用
前端·javascript·面试
却话巴山夜雨时i18 小时前
互联网大厂Java面试实录:技术栈解析与场景剖析
java·大数据·spring boot·spring cloud·微服务·ai·面试
好家伙VCC18 小时前
# 发散创新:基于事件驱动架构的实时日志监控系统设计与实现在现代分布式系统中,**事件驱动编程模型**正
java·python·架构
测试199818 小时前
postman接口测试详解
自动化测试·软件测试·python·测试工具·测试用例·接口测试·postman
SuniaWang18 小时前
Java 17实战:Record与密封类的黄金搭档
java·开发语言·python
时光不写代码18 小时前
修复 pytest-asyncio 事件循环冲突:完整解决方案
python·pytest·fastapi
2401_8274999918 小时前
python项目实战10-网络机器人03
开发语言·python·php