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标题:求大佬! MonteCarlo算法
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复旦
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已结贴  问题点数:47 回复次数:3 
求大佬! MonteCarlo算法
有一个程序利用MonteCarlo行走方式,模拟势阱里的粒子
二维势阱的半径为40
粒子的行走方式:
    1.每一次只走一步
    2.每一次移动距离为固定值s
    3.每一次行走的方向随机
    4.行走概率:如果由行走所带来的能量差为 deltaE
        则这种改变的发生的概率p为:
        e^(-deltaE*con/T))  ,deltaE>=0
        1                   , deltaE<0

这里E是对距离(从原点到粒子)的函数
E=-0.5cos(0.5pi*d)-cos(1.5*pi*d)      ,d:距离,pi:圆周率
然后设置步骤数(1000),统计这个粒子处于基态的概率(基态是从原点的距离0-14的区域)
最后的目的是得出不同温度下的概率。(对每一个温度做统计计算)

这个问题我大概就结了一个星期。(我太菜了)
写出了代码,但是结果不太理想。 有大佬了解这样的问题吗? 我的代码哪里有问题?
老师说,正确的结果是 概率随温度慢慢下降然后过某一个点,突然下降到0附近(发生相变)。

我的代码是这样的。不到100行。
我拿出我的全部积分奖励大佬。

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;


double dist(double x,double y)
{
    double result;
    result=sqrt(x*x+y*y);
    return result;
}

double energy(double x,double y)
{
    double result;
    result=-0.5*cos(0.5*3.141592*dist(x,y)-cos(1.5*3.141592*dist(x,y)));
    return result;
}

double possibility(double con,double temper)
{
    return pow(2.71828,-con/temper);
}

double calculate (double temper)
{
    int i,step,con=200;          //概率比例系数设为40
    double x[10000],y[10000],tempAngle,tempDist,tempX,tempY,p,count=0;
    step=1000;            //统计一万步的结果
    srand((unsigned)time(NULL));
    tempAngle=rand()%1000;
    tempDist=rand()%40;   //设势阱的半径为步伐的40倍
    x[0]=tempDist*cos((double)tempAngle);
    y[0]=tempDist*sin((double)tempAngle);
    for (i=1;i<step;i++)
    {
        tempAngle=rand()%1000;
        tempX=x[i-1]+cos(tempAngle);
        tempY=y[i-1]+sin(tempAngle);
        if (dist(tempX,tempY)>=40)   //如果超过了边界
        {
            x[i]=x[i-1];
            y[i]=y[i-1];
        }
        else
        {
            if (energy(tempX,tempY)<energy(x[i-1],y[i-1]))   //如果预测位置的能量比原来位置的能量小
            {
                x[i]=tempX;
                y[i]=tempY;
            }
            else
            {
                p=possibility(con,temper);
                p*=1000;
                if ((rand()%1000)<p)   //以概率p
                {
                    x[i]=tempX;
                    y[i]=tempY;
                }
                else
                {
                    x[i]=x[i-1];
                    y[i]=y[i-1];
                }
            }
        }
    }
    for (i=0;i<step;i++)
    {
        if (dist(x[i],y[i])<14)
            count++;
    }

    return count/(double)step;
}

int main()
{
    double temper;
    int i;
    for (temper=100;temper<1000;temper+=10)
    {
        cout << "Temperature:" << temper << ' ' << "Possibility"
        << calculate(temper) << endl;
    }
    scanf("%d",&i);
    return 0;
}


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2018-11-07 09:53
复旦
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原来这里有错! possobility里没写了deltaE。
非常感谢!
然后tempAngle的单位是radian。啊!原来这里也不对。受到的是随机整数。
我用的是vs2010里的c++控制台程序。保存一次后用vs2017打开的。 因为vs2017里没有c++。
我晚上看代码了。
很头疼的问题找到了问题点了。
感谢大佬!
2018-11-07 15:49
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E函数长得这样。
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温度上升时,跃迁到更高的能量的地方的概率接近于1,粒子的行为越来越接近随机行走。
所以处于基态的统计概率随温度上升,逐渐下降(过某一个点突然下降),下降到某个值。
(基态的面积除以势阱的面积,比这个值稍微高一丢丢。)
大概是这么个思路。
2018-11-07 19:40
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学到了您的random函数用法。
代码主要我自己修改了。结果虽然不能说完美,但是已经很不错了。
谢谢!我要结贴。 (以后的日子。。。)
2018-11-07 23:28
快速回复:求大佬! MonteCarlo算法
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