java - Apache 独立 Gamma 分布

Question

您好，我注意到 Apache Maths 库(版本 2.2)中有一些奇怪的行为，特别是在 org.apache.commons.math.distribution.GammaDistributionImpl 类中，尽管我认为这可能适用于其他发行版也是如此。

我想从不同的 Gamma 分布中提取样本，如下所示:

public static final double[] gammaSamples(final double[] shapeParameters)
{
    double[] samples = new double[shapeParameters.length];
    for (int i = 0; i < shapeParameters.length; i++)
    {
        GammaDistributionImpl gd = new GammaDistributionImpl(shapeParameters[i], 1.0d);
        try
        {
            samples[i] = gd.sample();
        }
        catch (MathException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    return samples;
}

然而，当运行代码时，我发现样本都非常相似，即给定

public static void main(String[] args)
{
    System.out.println(Arrays.toString(gammaSamples(new double[] { 2.0d, 2.0d, 2.0d})));
}

一些示例输出是:

[0.8732612631078758, 0.860967116242789, 0.8676088095186796]
[0.6099133517568643, 0.5960661621756747, 0.5960661621756747]
[2.1266766239021364, 2.209383544840242, 2.209383544840242]
[0.4292184700011395, 0.42083613304362544, 0.42083613304362544]

我认为问题是由于默认的随机数生成器对每个分布使用相同/相似的种子，我测试如下:

public static final double[] gammaSamples(final double[] shapeParameters, final Random random)
{
    double[] samples = new double[shapeParameters.length];
    for (int i = 0; i < shapeParameters.length; i++)
    {
        GammaDistributionImpl gd = new GammaDistributionImpl(shapeParameters[i], 1.0d);
        gd.reseedRandomGenerator(random.nextLong());
        try
        {
            samples[i] = gd.sample();
        }
        catch (MathException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    return samples;
}

这似乎解决了问题，即给定

public static void main(String[] args)
{
    System.out.println(Arrays.toString(gammaSamples(new double[] { 2.0d, 2.0d, 2.0d }, new Random())));
}

一些示例输出是:

[2.7506981228470084, 0.49600951917542335, 6.841476090550152]
[1.7571444623500108, 1.941865982739116, 0.2611420777612158]
[6.043421570871683, 0.8852269293415297, 0.6921033738466775]
[1.3859078943455487, 0.8515111736461752, 3.690127105402944]

我的问题是:

这是怎么回事？这是一个错误还是 Apache Maths 发行版旨在以这种方式运行？

我觉得奇怪的是，如果我创建单独的分发对象，我必须担心它们被赋予什么种子并确保它们足够不同。

另一个小烦恼是，我似乎无法将这些分布传递给我自己的 Random 对象，而是它们只允许通过 reseedRandomGenerator(long seed) 方法更改种子。能够将我自己的 Random 对象传递给它们在尝试重现结果时会非常有用。

感谢您的帮助。

Answer 1

通过查看 javadoc :

• Apache Commons Math GammaDistributionImpl
• Apache Commons Math AbstractContinuousDistribution

我看到有方法 public double[] sample(int sampleSize) throws MathException

Generates a random sample from the distribution. The default implementation generates the sample by calling sample() in a loop.

你试过吗？

double[] samples = sample(shapeParameters.length);

编辑:抱歉，我看到您每次使用新的alpha 参数计算新的GammaDistributionImpl。我猜这是因为种子值是从具有有限分辨率的系统时钟派生的，并且对构造函数的关闭调用将产生相同的结果。看看这个SO question .

这里有一些输入可以让您进行更深入的调查:

• 您可以浏览 JIRA of Apache Commons Math .
  如果可能，您应该更新到 lib 的 v3.1。根据 JIRA，some issues have been corrected .
• 您可以在 mailing list 中浏览/订阅/发帖