【转】随机模拟-Monte Carlo积分及采样(详述直接采样、接受-拒绝采样、重要性采样)

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1. 直接采样

直接采样的思想是,通过对均匀分布采样,实现对任意分布的采样。因为均匀分布采样好猜,我们想要的分布采样不好采,那就采取一定的策略通过简单采取求复杂采样。
假设y服从某项分布p(y),其累积分布函数CDF为h(y),有样本z~Uniform(0,1),我们令 z = h(y),即 y = h(z)^(-1),结果y即为对分布p(y)的采样。


2. 接收-拒绝采样

接受-拒绝采样的思想是,对于分布p(z),很难通过直接采样进行采样,但是我们有q(z),可以通过直接采样或其他采样进行采样,那么我们怎么可以通过q(z)采样得到p(z)的采样呢?
先看下图:

接收-拒绝采样

红色的是p(z), 蓝色的是q(z),我们对q(z)乘一个参数k,让k能正好包住p(z),那么对于每一个从q(z)得到的样本z0,我们有一定的概率接受它,概率的大小就是p(z0) / kq(z0)。很容易就能看出来,在p(z)和kq(z)相切的地方的采样,接受率就是1。那么有人问了,接受率能计算出来,但是我们对于一个样本z0,到底怎么判断是接受还是不接受啊?我们有u~Uniform[0,1],对于每一个样本z0,我们一个u0,如果u0 <= p(z0) / kq(z0),我们就接受,否则就拒绝。重复此过程,得到的样本就服从分布p(z)。


3. Monte Carlo 积分

蒙特卡洛方法的思想很简单,就是用随机投点法来模拟不规则图形的面积。
比如在1*1的矩形中,有一个不规则的图形,我们想要直接计算该图形的面积很困难,那怎么办呢?我们可以拿N个点,随机抛在1*1的矩形框中,数一下落入该不规则图形中的点的个数count,那么该不规则图形的面积就可以用count/N近似。

除了求面积,蒙特卡洛方法还有什么应用呢?

求积分。



作者:贰拾贰画生
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