Q&A境界条件を含んだ3次元ランダムウォークを書いたのですが、少し動きがおかしい。
python
1stage=[[[1. 1. 1.] 2 [1. 0. 1.] 3 [1. 1. 1.]] 4 5 [[1. 0. 1.] 6 [0. 0. 0.] 7 [1. 0. 1.]] 8 9 [[1. 1. 1.] 10 [1. 0. 1.] 11 [1. 1. 1.]]]
このstage上をランダムウォークさせるときに、0のところは通れないとします。
python
1import numpy as np 2import random 3import itertools 4n = 3 5itr = 5 6step = [i for i in range(0,itr)] 7r = [i for i in range(0,n)] 8walk = np.zeros([n,n,n],dtype="float") 9walk[0,0,0] = 1 10for t in step: 11 if t == 0: 12 pass 13 else: 14 number = random.randint(1,6) 15 next_walk = np.zeros([n,n,n],dtype="float") 16 for i in itertools.product(r,r,r): 17 x = i[0] 18 y = i[1] 19 z = i[2] 20 #周期境界条件 21 x1 = (x-1 + n) % n 22 x2 = (x+1) % n 23 y1 = (y-1 + n) % n 24 y2 = (y+1) % n 25 z1 = (z-1 + n) % n 26 z2 = (z+1) % n 27 if stage[i]==0: 28 continue 29 else: 30 if number == 1: #ｘ軸正に移動 31 if stage[x1,y,z]==1: 32 next_walk[x,y,z]=np.copy(walk[x1,y,z]) 33 elif stage[x1,y,z]==0:#通れない場合（以下省略） 34 continue 35 36 elif number == 2: #ｙ軸正に移動 37 if stage[x,y1,z]==1: 38 next_walk[x,y,z]=np.copy(walk[x,y1,z]) 39 elif stage[x,y1,z]==0: 40 continue 41 42 elif number == 3: #ｚ軸正に移動 43 if stage[x,y,z1]==1: 44 next_walk[x,y,z]=np.copy(walk[x,y,z1]) 45 elif stage[x,y,z1]==0: 46 continue 47 48 elif number == 4: #ｘ軸負に移動 49 if stage[x2,y,z]==1: 50 next_walk[x,y,z]=np.copy(walk[x2,y,z]) 51 elif stage[x2,y,z]==0: 52 continue 53 54 elif number == 5: #y軸負に移動 55 if stage[x,y2,z]==1: 56 next_walk[x,y,z]=np.copy(walk[x,y2,z]) 57 elif stage[x,y2,z]==0: 58 continue 59 60 elif number == 6: #ｚ軸負に移動 61 if stage[x,y,z2]==1: 62 next_walk[x,y,z]=np.copy(walk[x,y,z2]) 63 elif stage[x,y,z2]==0: 64 continue 65 walk = np.copy(next_walk) 66 print(t,walk)
問題が出る場合の結果は以下になります。粒子がいる場所を１にした場合、途中で消える現象がおきてしまいます。
んーなぜなのでしょう、通れない場合は、t+1秒後の粒子の位置はt秒後の位置からうごかないとしています。
間違いやおかしい点に気づいた方、ご指摘のほどお願い致します。
(追記)
どうやら、たとえばnumber=1で、x+1に移動するときに０であった場合、動かないという指示を加えているのにも関わらず、x+1の０を採用してしまっているみたいです。
(追記２)
ちょっと書き直してみましたが、まだ少しおかしいです。
import numpy as np import random import itertools stage = np.array([[[1,1,1], [1,0,1], [1,1,1]], [[1,0,1], [0,0,0], [1,0,1]], [[1,1,1], [1,0,1], [1,1,1]]],dtype=np.uint8) n = 3 itr = 5 step = [i for i in range(0,itr)] r_list = [i for i in range(0,n)] walk = np.zeros([n,n,n],dtype=np.uint8) walk[0,0,0] = 1 #for k in range(0,1): for t in step: if t == 0: pass else: number = random.randint(1,6) next_walk = np.zeros([n,n,n],dtype=np.uint8) print(t,number) for i in itertools.product(r_list,r_list,r_list): x = i[0] y = i[1] z = i[2] #Boundary condition x1 = (x-1 + n) % n x2 = (x+1) % n y1 = (y-1 + n) % n y2 = (y+1) % n z1 = (z-1 + n) % n z2 = (z+1) % n if stage[i]== 0:#stage[x,y,z]=0のときは処理はしない continue elif number == 1 and stage[x1,y,z]==1 and stage[x,y,z]==1: next_walk[x,y,z]= np.copy(walk[x1,y,z]) elif number==1 and stage[x1,y,z]==0 and stage[x,y,z]==1: next_walk[i]= walk[i] elif number == 2 and stage[x,y1,z]==1 and stage[x,y,z]==1: next_walk[x,y,z]= np.copy(walk[x,y1,z]) elif number==2 and stage[x,y1,z]==0 and stage[x,y,z]==1: next_walk[i]=walk[i] elif number == 3 and stage[x,y,z1]==1 and stage[x,y,z]==1: next_walk[x,y,z]= np.copy(walk[x,y,z1]) elif number==3 and stage[x,y,z1]==0 and stage[x,y,z]==1: next_walk[i]=walk[i] elif number == 4 and stage[x2,y,z]==1 and stage[x,y,z]==1: next_walk[x,y,z]= np.copy(walk[x2,y,z]) elif number == 4 and stage[x2,y,z]==0 and stage[x,y,z]==1: next_walk[i]=walk[i] elif number == 5 and stage[x,y2,z]==1 and stage[x,y,z]==1: next_walk[x,y,z]= np.copy(walk[x,y2,z]) elif number==5 and stage[x,y2,z]==0 and stage[x,y,z]==1: next_walk[i]=walk[i] elif number == 6 and stage[x,y,z2]==1 and stage[x,y,z]==1: next_walk[x,y,z]=np.copy(walk[x,y,z2]) elif number ==6 and stage[x,y,z2]==0 and stage[x,y,z]==1: next_walk[i]=walk[i] else: 上記の条件以外は処理しない continue walk = np.copy(next_walk) print(t,walk)
結果
0 [[[1 0 0] [0 0 0] [0 0 0]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]]] 1 6 1 [[[0 0 1] [0 0 0] [0 0 0]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]]] 2 5 2 [[[0 0 0] [0 0 0] [0 0 1]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]]] 3 1 3 [[[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 1]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]]] 4 2 4 [[[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]] [[0 0 1] [0 0 0] [0 0 1]] [[0 0 0] [0 0 0] [0 0 0]]]
回答2件
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進行不可のケースでnext_walkに対して「移動前の位置を1にする」という処理が必要なはずですが、それが抜けているせいではないでしょか？
それはともかく全体としてrandom walkの計算をしているように見えないのですが・・・
random walkって「初期状態での存在確率」から始めて各時刻における各々の位置の存在確率を求めるようなものではないのでしょうか？(自分は詳しくないので間違ってたらゴメンナサイ)
実行例を見ると「単に乱数に従い時刻tでどこにいるか」をたどっているだけに見えます。そういう計算でよいのでしたらわざわざ
for x, y, z in itertools.product(r,r,r):
のようなことをするまでもなく「現在の位置」に対し次の位置を計算してやればいいでしょうし、配列の要素はfloatである必然性がなく「いる」か「いない」かを表現できるnp.boolなりnp.uint8なりでよいのではないでしょうか？
なんとなくそういうところが不自然に感じました。
投稿2018/11/02 16:10
総合スコア18394
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自己解決
自己解決しました、恐らくこれでしっかりと動いてくれます。
条件文をきれいに分けました。
間違っていた場合、教えて頂けると助かります。
for t in step: if t == 0: pass else: number = random.randint(1,6) next_walk = np.zeros([n,n,n],dtype=np.uint8) print(t,number) for i in itertools.product(r_list,r_list,r_list): x = i[0] y = i[1] z = i[2] #Boundary condition x1 = (x-1 + n) % n x2 = (x+1) % n y1 = (y-1 + n) % n y2 = (y+1) % n z1 = (z-1 + n) % n z2 = (z+1) % n if stage[i]== 0: continue else: if walk[i]==1: if number == 1: if stage[x2,y,z]==1: next_walk[x2,y,z]=walk[i] else: next_walk[x,y,z]=walk[i] elif number == 2: if stage[x,y2,z]==1: next_walk[x,y2,z]=walk[i] else: next_walk[x,y,z]=walk[i] elif number == 3: if stage[x,y,z2]==1: next_walk[x,y,z2]=walk[i] else: next_walk[x,y,z]=walk[i] elif number == 4: if stage[x1,y,z]==1: next_walk[x1,y,z]=walk[i] else: next_walk[x,y,z]=walk[i] elif number == 5: if stage[x,y1,z]==1: next_walk[x,y1,z]=walk[i] else: next_walk[x,y,z]=walk[i] elif number == 6: if stage[x,y,z1]==1: next_walk[x,y,z1]=walk[i] else: next_walk[x,y,z]=walk[i] else: continue walk = np.copy(next_walk) print(t,walk)
投稿2018/11/03 06:18
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2018/11/02 16:29
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