Numpy中np.random.rand()和np.random.randn()用法与区别详解

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

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