使用的环境
计算机环境:Windows11Excel版本:Excel2016家庭与学生版
Excel随机数生成
在实际工作中,往往要用符合各种概率分布的特定的数据进行模拟测试,这就需要运用随机数发生器。使用随机数发生器,可根据选定的概率分布类型,在指定的区域给出所需要的随机数,Excel可以使用公式或者VBA生成随机数,但是需要生成指定的概率分布数据,门槛会相对较高。这里介绍一种没有门槛的方式,使用Excel的随机数发生器。
Excel随机数发生器
按照下图所示找到随机数发生器并打开对话框:
这个随机数发生器里面有几个参数项可以详细说一下:
- 变量个数:设定随机数列的列数,亦即随机数列的宽度,其大小由实际需要决定;
- 随机数个数:每一列的随机数个数,这个没什么好说的;
- 随机数基数:随机数种子,设置的话后续可以使用相同的随机数种子生成同样的结果;
概率分布类型
均匀分布随机数
均匀分布是一种非常简单的概率分布,它是指随机事件在一个区间内取任何值的概率都相等。
若X服从参数为a和b的均匀分布,那么:
上图为生成[0,1]区间的均匀分布随机数20个。
正态分布随机数
正态分布是最普遍的概率分布。
若X服从参数和的正态分布:
上图为生成服从N(0,1)的正态分布随机数64个,即均值=0,标准差=1的标准正态分布。
柏努利分布随机数
柏努利分布,也叫两点分布,它是指某一次随机事件只具有两种互斥的结果。当柏努利试验成功时,令柏努利随机变量为1;若柏努利试验失败,令柏努利随机变量为0。
若X服从参数为p的柏努利分布,那么:
生成64个服从概率参数为0.3的柏努利分布随机数。
二项式分布随机数
二项分布是常用分布之一,它是指随机事件只具有两种互斥的结果,并且这种事件是多次的。
若X服从参数为n和p的二项分布,那:
其中$\binom{n}{x} = \frac{n!}{x!(n-x)!}$。
生成64个服从概率参数为0.2,实验次数为20的二项分布随机数。
泊松分布随机数
泊松分布更多地专用于研究单位时间、单位人群、单位空间内,某罕见事件发生次数的概率。
若X服从参数为的泊松分布,那:
生成64个服从泊松分布P(6)的随机数。
模式随机数生成
这种用的比较少,简单说明一下:
以下界和上界、步幅、数值的重复率和序列的重复率来表征。EXCEL的“模式”所产生的重复序列是按相同步长产生的重复序列。
具体到随机数发生器里,下界是数值的最小值,上界是数值的最大值,步幅是该数字间隔,如1~4,间隔1,则按产生1、2、3、4产生随机数,间隔为2,则按1、3产生随机数。数值的重复率是每一数字重复几次,序列的重复率是该序列重复几次。如从1到4,间隔1,重复每一数字2次,重复序列3次,得到112233441122334411223344的随机数。
离散随机数生成
这种用的也比较少,简单说明:
离散的参数是输入数值与概率两列。左边一列是数值,右边一列是该数值发生的概率,且概率的和必须为1。如举例所示,离散随机数生成的是100个10、15、20、25这四个数字,其中10出现的概率为0.1,15出现的概率为0.4,20出现的概率为0.3,25出现的概率为0.2 。