按顺序生成随机浮点列表以模拟物联网传感器

Question

我一直在努力模拟 IoT 传感器数据。我需要一个浮动列表，它将按顺序增加和减少。 例如 [0.1, 0.12, 0.13, 0.18, 1.0, 1.2, 1.0, 0.9, 0.6] 现在我已经使用这个生成了最大和最小范围的列表，

for k in dts:
    x = round(random.uniform(j["min"], j["max"]), 3)
    random_float_list.append(x)

从这个代码生成的列表不是一个序列。我需要一些能在范围内产生随机浮点数并且没有突然变化的东西。值可以按顺序增加和减少。

Answer 1

您可以生成多个随机序列并将它们粘合在一起。像这样的：

import numpy as np


def gen_floats(count, min_step_size, max_step_size, max_seq_len):
    # Start around 0
    res = [np.round(np.random.rand() - 0.5, 2)]
    while len(res) < count:
        step_size = np.random.uniform(min_step_size, max_step_size)
        # Generate random number of steps for sequence
        remaining = count - len(res)
        steps = np.random.randint(1, remaining + 1 if remaining < max_seq_len else max_seq_len)
        # Generate additive or subtractive sequence using previous values
        if np.random.rand() > 0.5:
            vals = np.round(np.linspace(res[-1] + step_size, res[-1] + steps * step_size, steps), 2)
        else:
            vals = np.round(np.linspace(res[-1] + step_size, res[-1] - steps * step_size, steps), 2)
        res.extend(vals)
    return res

然后print(gen_floats(20, 0.1, 0.5, 10)) 生成类似：[0.4, 0.86, 0.25, -0.37, -0.99, -1.61, -2.23, -2.85, -2.64, -2.95, -3.26, -3.57, -3.88, -3.63, -3.38, -3.19, -2.89, -2.63, -3.15, -3.68]。您可以使用参数来匹配所需的输出。

Answer 2

如果您想要一个可以控制值之间的最小、最大和最大差异的随机数，这样的方法应该可以工作。

它将首先在start 和end 之间随机一个值，并将其附加到列表output。下一个值将是output 列表+-max_diff 中最后一个值之间的随机值。

import random
def rand(start,end,max_diff,elements,output):
    elements -= 1
    if output:
        if output[-1]-max_diff < start: #To not get a value smaller than start
            output.append(round(random.uniform(start,output[-1]+max_diff),3))
        elif output[-1]+max_diff > end: #To not get a value bigger than end
            output.append(round(random.uniform(output[-1]-max_diff,end),3))
        else:
            output.append(round(random.uniform(output[-1]-max_diff,output[-1]+max_diff),3))
    else:
        output.append(round(random.uniform(start,end),3))
    if elements > 0:
        output = rand(start,end,max_diff,elements,output)
    return output

print(rand(1,2,0.1,3,[])) #[1.381, 1.375, 1.373]

Answer 3

您可以生成均匀分布的随机数，然后将数字在第一部分按升序排序，在第二部分按降序排序。

import numpy as np
np.random.seed(0)


def gen_rnd_sensor_data(low: float,
                        high: float,
                        n_incr: int,
                        n_decr: int) -> np.ndarray:
    incr = np.random.uniform(low=low, high=high, size=n_incr)
    incr.sort()
    decr = np.random.uniform(low=low, high=high, size=n_decr)
    decr[::-1].sort()
    return np.concatenate((incr, decr))

然后你可以调用这个函数：

print(gen_rnd_sensor_data(0, 1, 5, 3))

这会生成 0. 和 1. 之间的数据，前 5 个值在增加，后 3 个值在减少。在程序内部，每次调用函数，都会得到不同的结果，但是如果重新运行程序，得到的结果是一样的，所以你可以调试你的程序。