乱数がうまく機能していないのか？

Question

質問

前回の質問で最後だと書きましたが、さらに１つ問題が発生したので質問したいと思います。すみません。これで最後にします。先ほど質問文を変更しました。すみません。

初期条件で乱数を用いて20％の確率で紫が、40％の確率で赤が、40％の確率で青が出るように設定しましたが、何回試しても紫が初めに出てきません。初期条件の書き方はこれで正しいのでしょうか？それとも乱数がうまく機能していないのでしょうか？

そして、5番目のセルと15番目のセルをAの値を1にして、10番目のセルと20番目のセルをAの値を3にして、紫色にしたのち、その他のセルを50％でAの値を2にして赤色に、50％でAの値を4にして青色にする初期条件を書こうとしましたが、できませんでした。これはどうすればよいのでしょうか？

from tkinter import *
import time
import tkinter as tk
import random
import math
#配列の宣言
def array2(N1,N2): 
    return [[0 for j in range(N2)]for k in range(N1)]
def array3(N1,N2,N3): 
    return [array2(N2,N3)for k in range(N1)]
#セルの初期設定
def initdt():
    A=array3(1000,31,31)
    B=array3(1000,31,31)
    for i in range(1,31):
        r_i=random.random() 
        if (r_i <= 0.10):
           A[0][i][15]=1
           B[0][i][15]=1.0
        if (r_i > 0.10 or r_i <= 0.20):
           A[0][i][15]=3
           B[0][i][15]=1.0
        if (r_i > 0.20 or r_i <= 0.60):
           A[0][i][15]=2
           B[0][i][15]=0.1
        if (r_i > 0.60):
           A[0][i][15]=4
           B[0][i][15]=0.1
    return A , B
#セルオートマトンの実行
def execCell(A,B,i1):
    i2 = 1 + i1
    for i in range(1,30):
        if A[i1][i][15] == 1:
           B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.5):
              A[i2][i][15] = 2
           if (0.5 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 1
        if A[i1][i][15] == 2:
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.25 * B[i1][i+1][15] + 0.25 * B[i1][i-1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.75 * B[i1][i-1][15] + 0.25 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.25 * B[i1][i-1][15] + 0.75 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.75 * B[i1][i-1][15] + 0.75 * B[i1][i+1][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.5):
              A[i2][i][15] = 2
           if (0.5 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 1
           if (1.0 < B[i2][i][15]):
              A[i2][i][15] = 1
              B[i2][i][15] = 1.0
        if A[i1][i][15] == 3:
           B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.5):
              A[i2][i][15] = 4
           if (0.5 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 3
        if A[i1][i][15] == 4:
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.10 * B[i1][i+1][15] + 0.10 * B[i1][i-1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 1 or 2):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.40 * B[i1][i-1][15] + 0.10 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 1 or 2) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.10 * B[i1][i-1][15] + 0.40 * B[i1][i+1][15]
           if (A[i1][i-1][15] == 3 or 4) and (A[i1][i+1][15] == 3 or 4):
              B[i2][i][15] = 0.8 * B[i1][i][15] + 0.40 * B[i1][i-1][15] + 0.40 * B[i1][i+1][15]
           if (0 <= B[i2][i][15] < 0.5):
              A[i2][i][15] = 4
           if (0.5 <= B[i2][i][15] <= 1):
              A[i2][i][15] = 3
           if (1.0 < B[i2][i][15]):
              A[i2][i][15] = 3
              B[i2][i][15] = 1.0
#セルの位置決めとＩＤの設定
def drawCell(canvas,A,k):
    x2=0
    CID=array2(31,31)
    for i in range(1,30):
        x1=x2 
        x2=x1+10
        y2=0
        for j in range(1,30):
            y1=y2
            y2=y1+10
            CID[i][j]=canvas.create_rectangle(x1,y1,x2,y2,fill='black')
    return CID
#セルの色設定
def modifyCell(canvas,A,k,CID):
    CL=['black','#800080','#ff0000','#800080','#0000ff']
    for i in range(1,30):
        for j in range(1,30):
            canvas.itemconfig(CID[i][j],fill=CL[A[k][i][j]])
            canvas.itemconfig(CID[i][j],outline=CL[A[k][i][j]])
#Tk初期設定
def initTk():
    tk=Tk(); tk.title("2D Cell Automaton"); tk.resizable(0,0)
    return tk
#画面キャプチャ用
def leftMouseDown(event):
    global canvas, A,k,CID
    modifyCell(canvas,A,k,CID)
    execCell(A,B,k)
#実行メイン
A,B=initdt()
root=initTk()
canvas=Canvas(root,width=290,height=290,highlightthickness=0)
canvas.pack()
CID=drawCell(canvas,A,0)
k=0

def animate():
    global k
    modifyCell(canvas, A, k, CID)
    execCell(A,B,k)
    k = 1 + k
    root.after(200, animate)

root.after(200, animate)
root.mainloop()

Answer 1

初期条件の書き方はこれで正しいのでしょうか？それとも乱数がうまく機能していないのでしょうか？

条件式の書き方がおかしいです。
一つ例に取ると

if (r_i > 0.10 or r_i <= 0.20):

これは「r_iが0.10より大きい もしくは r_iが0.20以下」であることを示します。
0.12などで試せば合っているように見えますが、
0の場合はどうでしょう？
r_i > 0.10はfalseになりますが、r_i <= 0.20はtrueになります。
orを使用しているので、どちらか片方がtrueであれば全体はtrueになります。

1の場合も同様ですね。

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書いた数値計算のプログラムが、式が複雑なために式通りに正しく動いているか確かめたいのですが、書いたプログラムが大体合ってそうだと分かるソフトなどはあるのでしょうか？それとも、直接詳しい方に見てもらった方が良いのでしょうか？その場合、有料でも良いのでどんなサービスがあるか教えてもらえると嬉しいです。

そのプログラム内で確かめることはできなくもないですが、
よくある方法はその一部分だけを別ファイルに抜き出して試すとか、
その関数部分だけを実行してテストすることが多いです。

そもそもプログラムなんて入力と出力は無限にあるので、乱数を使ってものであればなおさら判定するソフトはないです。
見てもらうことも方法の一つではありますが、まずはご自身でテストを書いて確かめましょう。

Comments

[suugaku_nyumon]

ご回答ありがとうございます。

やはり、一部分だけを別ファイルに抜き出したり、自分でテストを書いて確かめることが大切なのですね。ありがとうございます。

Answer 2

if (r_i > 0.10 or r_i <= 0.20):
if (r_i > 0.20 or r_i <= 0.60):
andですね。

Comments

[suugaku_nyumon]

基本的なミスでした。ご回答ありがとうございます。

Answer 3

とりあえず、

if(A[i1][i-1][15] == 1 or 2)

これA[i1][i-1][15]1または2だったらと書きたいんでしょうが
間違ってます。

Comments

[suugaku_nyumon]

ご回答ありがとうございます。

例えば、「A[i1][i-1][15]が1か2で、かつ、A[i1][i+1][15]が1か2の場合」を表す時は下のように書けばよいのでしょうか？

if ((A[i1][i-1][15] == 1 or A[i1][i-1][15] == 2) and (A[i1][i+1][15] == 1 or A[i1][i+1][15] == 2)):

[ozwk]

はい

[suugaku_nyumon]

ありがとうございます！