Question

Проблема:

У меня проблемы с вычислением целочисленного деления и отображением как Double (с плавающей запятой).

При меньших числах он отображается как с плавающей запятой, но кажется, что округляет значение до 11.0, 9.0, 28.0. После попытки решить проблему с помощью других сообщений StackO, я не могу добиться того, чтобы она была последовательной. Благодаря некоторым решениям я смог отобразить его как решение с плавающей запятой, но при выполнении команд тестирования результаты не совпадают, когда они отображаются как плавающие или нет.

Запрос на домашнее задание:

Напишите программу RandomWalkers.java, которая принимает два целочисленных аргумента командной строки 'r' и 'trials'. В каждом из испытаний независимых экспериментов моделируйте случайное блуждание, пока случайный бродяга не окажется на расстоянии Манхэттена r от начальной точки. Выведите среднее количество шагов.

По мере увеличения 'r' мы ожидаем, что случайный бродяга будет делать все больше и больше шагов. Но сколько еще шагов? Используйте RandomWalkers.java, чтобы сформулировать гипотезу о том, как среднее число шагов увеличивается как функция от 'r'.

Оценка неизвестного количества путем генерации случайных выборок и агрегирования результатов является примером моделирования по методу Монте-Карло - мощной вычислительной техники, широко используемой в статистической физике, вычислительных финансах и компьютерной графике.

Вы не можете вызывать библиотечные функции, кроме функций в java.lang (например, Integer.parseInt() и Math.sqrt()). Используйте только те функции Java, которые уже были представлены в курсе (например, циклы и условные выражения, но не массивы ).

Что я пробовал:

Прочитайте не менее 30+ различных страниц StackOverflow и других веб-сайтов о отображении целочисленного деления в виде числа с плавающей запятой (Double) и т. Д. И попробуйте все в них.
avgSteps = (double) totalNumSteps / trials;
изменение некоторых / всех переменных на Double
(totalNumSteps * 1.0) / trials;
(totalNumSteps + 0.0) / trials;

У меня иногда есть прорыв, но потом я проверяю его немного больше, и он терпит неудачу с некоторыми или всеми аргументами, передаваемыми приложению.

Код:

Приведенный ниже код представляет собой очищенную базовую версию кода, за исключением любых тестов сверху.

public class RandomWalkers {

    public static void main(String[] args) {
        int r = Integer.parseInt(args[0]);
        int trials = Integer.parseInt(args[1]);
        int x = 0;
        int xx = 0;
        int y = 0;
        int yy = 0;
        int numSteps = 0;
        int totalNumSteps = 0;
        double randNum = 0.0;
        double avgSteps = 0.0;

        for (long i = 0; i < trials; i++) {
            while (Math.abs(x - xx) + Math.abs(y - yy) != r) {
                randNum = Math.random();
                if (randNum <= .25) {
                    // North
                    yy++;

                } else if (randNum <= .5) {
                    // East
                    xx++;

                } else if (randNum <= .75) {
                    // South
                    yy--;

                } else {
                    // West
                    xx--;

                }
                numSteps++;
            }
            totalNumSteps += numSteps;
        }

        avgSteps = totalNumSteps / trials;
        System.out.println("average number of steps = " + avgSteps);
    }

}

Ожидаемый результат:

Это запрошенные параметры и ожидаемый результат, предоставленные в разделе «Домашнее задание».

~/Desktop/loops> java RandomWalkers 5 1000000

среднее количество шагов = 14,98188

~/Desktop/loops> java RandomWalkers 5 1000000

среднее количество шагов = 14,93918

~/Desktop/loops> java RandomWalkers 10 100000

среднее количество шагов = 59,37386

~/Desktop/loops> java RandomWalkers 20 100000

среднее количество шагов = 235,6288

~/Desktop/loops> java RandomWalkers 40 100000

среднее количество шагов = 949,14712

~/Desktop/loops> java RandomWalkers 80 100000

среднее количество шагов = 3775,7152

~/Desktop/loops> java RandomWalkers 160 100000

среднее количество шагов = 15113,61108

дипломная работа (фактический результат)

Проверка правильности RandomWalkers

Выполнено 7 полных тестов.

Тест 1: проверка формата вывода

% java RandomWalkers 5 10000

среднее количество шагов = 9,0

% java RandomWalkers 10 1000

среднее количество шагов = 18,0

% java RandomWalkers 20 123456

среднее количество шагов = 150,0

% java RandomWalkers 40 1

среднее количество шагов = 726,0

% java RandomWalkers 1 10000

среднее количество шагов = 1,0

% java RandomWalkers 0 333

среднее количество шагов = 0,0

==> прошло

Тест 2: проверьте среднее количество шагов (испытания = 10000) * java RandomWalkers 1 10000 * java RandomWalkers 2 10000 - среднее количество шагов у студента = 2,000000 - истинное среднее количество шагов = 2.6666666666666665 - 99,99% доверительный интервал = [2.617080, 2.716254] - правильное решение провалит этот тест по невезению примерно 1 раз в 10 000

java RandomWalkers 3 10000
- среднее число шагов студента = 3,000000
- истинное среднее количество шагов = 5,5709
- 99,99% доверительный интервал = [5.443408, 5.698392]
- правильное решение не пройдёт этот тест по невезению примерно 1 раз в 10000
java RandomWalkers 4 10000
- среднее число шагов ученика =24,000000
- истинное среднее число шагов = 9,6808
- 99,99% доверительный интервал = [9.444787, 9.916813]
- правильное решение не пройдёт этот тест по неудаче примерно 1 раз в 10000
java RandomWalkers 5 10000
- среднее число учеников = 7.000000
- истинное среднее число шагов = 14.9775
- 99,99% доверительный интервал = [14.602377, 15.352623]
- правильное решение не пройдёт этот тест по случайности примерно 1 раз в 10000
java RandomWalkers 10 10000
- среднее число шагов студента = 52,000000
- истинное среднее количество шагов = 59,1465
- 99,99% доверительный интервал = [57.612929, 60.680071]
- правильныйРешение провалит этот тест по случайности примерно 1 раз в 10 000
java RandomWalkers 20 10000
- среднее число шагов для студента = 390,000000
- истинное среднее количество шагов = 235,9058
- 99,99% доверительный интервал = [229.737686, 242.073914]
- правильное решение не пройдёт этот тест по невезению примерно 1 раз в 10000
java RandomWalkers 40 10000
- среднее число шагов для студента = 2056.000000
- истинное среднее число шагов = 943,3142
- 99,99% доверительный интервал = [918.599036, 968.029364]
- правильное решение не пройдёт этот тест по случайности примерно 1 раз в 10000

==> FAILED

Тест 3: проверить среднее количество шагов (радиус = 5) * java RandomWalkers 5 100 - среднее число студентовшагов = 11,000000 - истинное среднее число шагов = 14,9775 - доверительный интервал 99,99% = [11.226273, 18.728727] - правильное решение не пройдёт этот тест по случайности примерно 1 раз в 10000

java RandomWalkers 5 1000
- среднее число учеников = 7.000000
- истинное среднее число шагов = 14,9775
- 99,99% доверительный интервал = [13.791258, 16.163742]
- правильное решение не пройдёт этот тест по невезению примерно 1 раз в 10 000
java RandomWalkers 5 10000
- среднее число шагов студента = 5,000000
- истинное среднее число шагов = 14,9775
- доверительный интервал 99,99%= [14.602377, 15.352623]
- правильное решение не пройдёт этот тест по случайности примерно 1 раз в 10000
java RandomWalkers 5 100000
- среднее число шагов для студента = 9,000000
- истинное среднее количество шагов = 14,9775
- 99,99% доверительный интервал = [14.858876, 15.096124]
- правильное решение не выполнит этот тест поневезение примерно 1 раз в 10 000
java RandomWalkers 5 1000000
- среднее число шагов ученика = 21,000000
- истинное среднее числошагов = 14,9775
- 99,99% доверительный интервал = [14.939988, 15.015012]
- правильное решение wпровалю этот тест по невезению примерно 1 раз в 10 000

==> FAILED

Тест 4: проверить среднее количествошаги (радиус = 0) * java RandomWalkers 0 1000 * java RandomWalkers 0 100 * java RandomWalkers 0 1 ==> пройдено

Тест 5: проверьте, что среднее число шагов не является целым числом * java RandomWalkers 10 1000 - среднее число студентовшагов = 70,0 - правильное решение не пройдёт этот тест менее 1 раза за 10000

java RandomWalkers 7 2500
- среднее число шагов для студента = 51,0
- правильное решение не пройдёт этот тест менее 1 раза за 10000
java RandomWalkers 3 10000
- среднее число шагов ученика= 5.0
- правильное решение не пройдёт этот тест менее 1 раза за 10000

==> FAILED

Тест 6: проверьте, что программа выдает разные результаты каждый раз * java RandomWalkers 10 10000 [ repeated twice ] * java RandomWalkers 20 1000 [ repeated twice ] * java RandomWalkers 40 2000 [ repeated twice ] ==> пройден

Тест 7: проверьте случайностьсреднего числа шагов, когда испытания = 1 * java RandomWalkers 2 1 [ repeated 1024 times ] * java RandomWalkers 3 1 [ repeated 8192 times ] * java RandomWalkers 4 1 [ repeated 65536 times ] * java RandomWalkers 5 1 [ repeated 1048576 times ] ==> пройдено

Всего RandomWalkers:4/7 испытаний пройдено!

Jeremy Kahan · Answer 1 · 08 мая 2019

Итак, здесь было два вопроса.1) Как отметил Карлос Хойбергер, вам необходимо каждый раз повторять инициализацию переменных в цикле.2) Как вы заметили, нужно было позаботиться о том, чтобы деление было делением действительных чисел, а не оператором "div" для целых чисел.Я внес эти два изменения в ваш код (первые 5 строк в цикле for; (1.0 * испытания)), и он, похоже, прошел все тесты.Вы были близки.

public class RandomWalkers {

public static void main(String[] args) {
    int r = Integer.parseInt(args[0]);
    int trials = Integer.parseInt(args[1]);
    int x = 0;
    int xx = 0;
    int y = 0;
    int yy = 0;
    int numSteps = 0;
    int totalNumSteps = 0;
    double randNum = 0.0;
    double avgSteps = 0.0;

    for (long i = 0; i < trials; i++) {
        x = 0;
        xx = 0;
        y = 0;
        yy = 0;
        numSteps = 0;
        while (Math.abs(x - xx) + Math.abs(y - yy) != r) {
            randNum = Math.random();
            if (randNum <= .25) {
                // North
                yy++;

            } else if (randNum <= .5) {
                // East
                xx++;

            } else if (randNum <= .75) {
                // South
                yy--;

            } else {
                // West
                xx--;

            }
            numSteps++;
        }
        totalNumSteps += numSteps;
    }

    avgSteps = totalNumSteps / (1.0 * trials);
    System.out.println("average number of steps = " + avgSteps);


   }

}

Jeff · Answer 2 · 08 мая 2019

Подобные ошибки, как правило, возникают, когда переменные объявляются вне места назначения или использования.

Использование Java Microbenchmark Harness (JMH) Мне не удалось увидеть явных преимуществ в производительности между переназначением и повторным выделением переменных.

Однако я смог увидеть ОГРОМНОЕ (более чем в 2 раза больше скорости) при замене Math.Random на RANDOM.nextInt(4) и switch


import java.util.Random;

public class RandomWalkers {

    static final Random RANDOM = new Random();

    public static void main(final String[] args) {

        int r = Integer.parseInt(args[0]);

        int trials = Integer.parseInt(args[1]);

        int totalNumSteps = 0;

        for (long i = 0; i < trials; i++) {
            int x = 0;
            int xx = 0;
            int y = 0;
            int yy = 0;
            int numSteps = 0;

            while (Math.abs(x - xx) + Math.abs(y - yy) != r) {

                switch (RANDOM.nextInt(4)) {
                    case 0:
                        // North
                        yy++;
                        break;
                    case 1:
                        // East
                        xx++;
                        break;
                    case 2:
                        // South
                        yy--;
                        break;
                    default:
                        // West
                        xx--;
                }
                numSteps++;
            }

            totalNumSteps += numSteps;
        }

        double avgSteps = totalNumSteps / (1.0 * trials);
        System.out.println("average number of steps = " + avgSteps);
    }
}

P0,95 Результаты для r = 40

переназначить: 299,368 мс / оп
redeclareRandomIntSwitch: 139,107 мсек / операция

Мы можем сделать лучше

Явные if условия, хотя и немного менее читабельные, (в данном случае) быстрее, чем switch

Далее, поскольку мы работаем в однопоточном контексте, мы можем заменить java.util.Random на java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.

Также явное приведение к double более понятно, чем умножение на 1.0 и экономит нам два байт-кода.

P0,95 Результаты для r = 40

переназначение: 299,368 мс / оп
redeclareRandomIntSwitch: 139,107 мсек / операция
redeclareThreadLocalRandomIntIf: 122,539 мсек / операция

Код ниже почти в 2,5 раза быстрее.


package com.stackoverflow.q56030483;

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

@SuppressWarnings("javadoc")
public class RandomWalker {

    public static void main(final String[] args) {

        int r = Integer.parseInt(args[0]);

        int trials = Integer.parseInt(args[1]);

        int totalNumSteps = 0;

        final ThreadLocalRandom threadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current();

        for (long i = 0; i < trials; i++) {

            int x = 0;

            int xx = 0;

            int y = 0;

            int yy = 0;

            int numSteps = 0;

            while (Math.abs(x - xx) + Math.abs(y - yy) != r) {

                final int direction= threadLocalRandom.nextInt(4);

                // North
                if (direction == 0) {
                    yy++;

                // East
                } else if (direction == 1) {
                    xx++;

                // South
                } else if (direction == 2) {
                    yy--;

                // West
                } else {
                    xx--;
                }

                numSteps++;
            }

            totalNumSteps += numSteps;
        }

        System.out.println("average number of steps = " + totalNumSteps / (double) trials);

    }
}

Benchmark                                                                (arg)    Mode    Cnt    Score   Error  Units
RandomWalkers.reassign                                                       3  sample  37256    1.611 ± 0.002  ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.00                                        3  sample           1.475          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.50                                        3  sample           1.593          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.90                                        3  sample           1.686          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.95                                        3  sample           1.780          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.99                                        3  sample           1.999          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.999                                       3  sample           2.507          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.9999                                      3  sample           4.367          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p1.00                                        3  sample          10.371          ms/op
RandomWalkers.reassign                                                      10  sample   3528   17.029 ± 0.063  ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.00                                       10  sample          15.548          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.50                                       10  sample          16.712          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.90                                       10  sample          18.416          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.95                                       10  sample          18.842          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.99                                       10  sample          20.690          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.999                                      10  sample          27.636          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.9999                                     10  sample          36.176          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p1.00                                       10  sample          36.176          ms/op
RandomWalkers.reassign                                                      40  sample    227  268.714 ± 3.270  ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.00                                       40  sample         251.134          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.50                                       40  sample         262.144          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.90                                       40  sample         296.223          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.95                                       40  sample         299.368          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.99                                       40  sample         303.416          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.999                                      40  sample         305.136          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p0.9999                                     40  sample         305.136          ms/op
RandomWalkers.reassign:reassign·p1.00                                       40  sample         305.136          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch                                       3  sample  69486    0.863 ± 0.001  ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.00        3  sample           0.763          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.50        3  sample           0.843          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.90        3  sample           0.925          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.95        3  sample           1.028          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.99        3  sample           1.155          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.999       3  sample           1.721          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.9999      3  sample           5.181          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p1.00        3  sample           9.355          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch                                      10  sample   7072    8.485 ± 0.040  ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.00       10  sample           7.668          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.50       10  sample           8.143          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.90       10  sample           9.650          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.95       10  sample          10.109          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.99       10  sample          11.960          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.999      10  sample          20.399          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.9999     10  sample          25.919          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p1.00       10  sample          25.919          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch                                      40  sample    466  130.302 ± 0.872  ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.00       40  sample         123.732          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.50       40  sample         128.844          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.90       40  sample         135.083          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.95       40  sample         139.107          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.99       40  sample         155.153          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.999      40  sample         182.452          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p0.9999     40  sample         182.452          ms/op
RandomWalkers.redeclareRandomIntSwitch:redeclareRandomIntSwitch·p1.00       40  sample         182.452          ms/op

RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf                                               40  sample   96  107.953 ± 2.148  ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p0.00          40  sample        99.746          ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p0.50          40  sample       107.676          ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p0.90          40  sample       113.797          ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p0.95          40  sample       122.539          ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p0.99          40  sample       130.810          ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p0.999         40  sample       130.810          ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p0.9999     40  sample       130.810          ms/op
RandomWalkers.redeclareThreadLocalRandomIntIf:redeclareThreadLocalRandomIntIf·p1.00       40  sample       130.810          ms/op

Приложение Java отказывается отображать вывод как число с плавающей точкой.Попробовал кастинг, умножил 1,0, добавил 0,0, ничего не работает

Проблема:

Запрос на домашнее задание:

Что я пробовал:

Код:

Ожидаемый результат:

дипломная работа (фактический результат)

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь чтобы ответить на этот вопрос.

Ответы [ 2 ]

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь что бы добавить комментарий.

Мы можем сделать лучше

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь что бы добавить комментарий.

Приложение Java отказывается отображать вывод как число с плавающей точкой.Попробовал кастинг, умножил 1,0, добавил 0,0, ничего не работает

Проблема:

Запрос на домашнее задание:

Что я пробовал:

Код:

Ожидаемый результат:

дипломная работа (фактический результат)

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь чтобы ответить на этот вопрос.

Ответы [ 2 ]

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь что бы добавить комментарий.

Мы можем сделать лучше

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь что бы добавить комментарий.

Похожие темы