Python - 一様乱数の一様性検定（カイ２乗検定）！
Updated:
Python 3 で、一様乱数の一様性を「カイ２乗検定」で検定する方法についての記録です。（簡単なアルゴリズムですが）
0. 前提条件
- LMDE 2 (Linux Mint Debian Edition 2; 64bit) での作業を想定。
- Python 3.6.4 での作業を想定。
- 当方は他のバージョンとの共存環境であり、
python3.6,pip3.6で 3.6 系を使用するようにしている。（適宜、置き換えて考えること）
1. アルゴリズムについて
当ブログ過去記事を参照。
2. Python スクリプトの作成
- 敢えてオブジェクト指向で作成している。
- Shebang ストリング（1行目）では、フルパスでコマンド指定している。（当方の慣習）
- 必要であれば、スクリプト内の定数を変更する。
File: chi_2_rndnum.py
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#! /usr/local/bin/python3.6
"""
Test for uniformity of random number with Chi-square algorithm
"""
import math
import sys
import traceback
class Chi2Rndnum:
A = 1103515245 # Multiplier
C = 12345 # Increment
M = 2 ** 31 # Modulus
N = 1000 # Number to generate
M_MAX = 10 # Range of integer random number
F = N / M_MAX # Expectation
S = 40.0 / F # Scale for histgram
def __init__(self):
self.r = 12345
self.hist = [0 for _ in range(self.M_MAX + 1)]
self.e = 0.0
def generate_rndnum(self):
""" Generation of random numbers """
try:
for _ in range(self.N):
self.hist[self.__rnd()] += 1
except Exception as e:
raise
def display(self):
""" Calculation and display """
try:
for i in range(1, self.M_MAX + 1):
print("{:>3}:{:>3} ".format(i, self.hist[i]), end="")
for _ in range(int(self.hist[i] * self.S)):
print("*", end="")
print()
self.e = self.e \
+ (self.hist[i] - self.F) \
* (self.hist[i] - self.F) / self.F
print("Chi-square =", self.e)
except Exception as e:
raise
def __rnd(self):
""" Generation of integer between 1 and 10 """
try:
self.r = (self.A * self.r + self.C) % self.M
return math.floor(self.M_MAX * (self.r / (self.M - 0.9))) + 1
except Exception as e:
raise
if __name__ == '__main__':
try:
obj = Chi2Rndnum()
obj.generate_rndnum()
obj.display()
except Exception as e:
traceback.print_exc()
sys.exit(1)
3. Python スクリプトの実行
まず、実行権限を付与。
$ chmod +x chi_2_rndnum.py
そして、実行。
$ ./chi_2_rndnum.py
1:105 ******************************************
2: 89 ***********************************
3:109 *******************************************
4: 99 ***************************************
5:100 ****************************************
6: 97 **************************************
7:103 *****************************************
8:116 **********************************************
9: 89 ***********************************
10: 93 *************************************
Chi-2 = 6.72
以上
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