京橋のバイオインフォマティシャンの日常

データ分析、コマンドライン、プログラミングについての技術資料・自己アップデート・悩み事などをまとめています。最近、ディープラーニング関連のR言語の資料をまとめるべく注力してます。

R言語で、サイコロ・ゲームを一様分布に従う確率でシミュレーションしてみた件

サイコロを振って、1から6のそれぞれの目が出る確率は、等しいと仮定する。

いわゆる、一様分布に従うと考える。

Rでは、一様分布に従う、1〜6までの整数値の乱数は、以下で表される。

as.integer( runif(1, min = 1, max = 7) )  

この乱数で、サイコロの振る舞いはシミュレーションできるので、ちょっとしたアニメーションを作ってみた。

デフォルト設定だと、6の目が出ずに、サイコロを10回振り切れれば、ゲーム・クリアという設定にしてみた。

#下記のSaikoroGame関数をコピペせずに、Gitからsourceする
source("https://gist.githubusercontent.com/kumeS/a4c708ed1a9b73e886313389980c4793/raw/b2f9dab698cb3332ff835fe8a8f7d9cd1fd40fcd/SaikoroGame.R")

#実行01: デフォ実行 + 保存
SaikoroGame()

実行結果(1)

https://kumes.github.io/Blog/SaikoroGame/Animation_SaikoroGame03.gif

#実行02: おまけ写真付き + 保存
SaikoroGame(Saikoro=T)

#save実行時(GIF動画作成)には、事前に、ImageMagickをインストール
#save機能は、Macのみ実行可能である
#SaikoroGame(save=T)
#SaikoroGame(Saikoro=T, save=T)

実行結果(2)

https://kumes.github.io/Blog/SaikoroGame/Animation_SaikoroGame05.gif

(GIF動画作成の場合)ImageMagickのインストール

ターミナルを起動して、brewコマンドで、ImageMagickをインストールする。

brew install imagemagick

過去の参考記事

skume.net

SaikoroGame 関数

#パッケージのインストール・ロード
if(!require("plotrix")){install.packages("plotrix")}
if(!require("EBImage")){install.packages("EBImage")}
if(!require("beepr")){install.packages("beepr")}

library(plotrix)
library(EBImage)
library(beepr)

#環境変数を消す
rm(list=ls())

#関数の作成
SaikoroGame <- function(N=6, save=F, Saikoro=F, Sound=F){
#変数の準備
a = c(1:10)

#オプション設定
par(mfrow = c(1,1), family="HiraKakuProN-W3",
    cex=1, mgp=c(2.5, 1, 0), mai=c(0.5, 0.5, 0.5, 0.5), xpd=F)

#空枠の作成
plot(a, a, type="n", axes=F, xlab=NA, ylab=NA, xlim=c(0,11), ylim=c(0,11),
     main=paste0("「サイコロ ", N, " が出たらダメよ」ゲーム"), xaxs="i", yaxs="i")

#区切り線の作成
abline(h=a); abline(h=c(0, 11))
abline(v=a); abline(v=c(0, 11))

if(Saikoro){
ff <- as.raster(EBImage::readImage("https://kumes.github.io/Blog/SaikoroGame/Dice.png", type = "png"))
par(xpd=T)
rasterImage(ff,
            xleft=-0.5, xright=1, 
            ybottom=10, ytop=12)  
par(xpd=F)
}

#試行回数、回数を記載
text(a+0.5, 10.5, labels=paste0(a, "回目"), cex=0.75)
text(0.5, a-0.5, labels=rev(paste0("試行 ", a)), cex=0.75)

#試行回数
n <- 0

#ゲーム実行
repeat{
n <- n + 1
x <- 0
Fin <- FALSE

repeat{
if(save){
  DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
  quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x, width=2, flag=0), ".png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
Sys.sleep(1)
#回数
x <- x + 1

#1〜6までの一様分布
b <- as.integer( runif(1, min = 1, max = 7) )  

if(b != N){
  text(x + 0.5, 10.5 - n, labels = b )
  Sys.sleep(0.5); if(Sound){beepr::beep(2)}
  if(save){
    DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
    quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x, width=2, flag=0), ".png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
}else{
  text(x + 0.5, 10.5 - n, labels = b )
  if(save){
    DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
    quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x, width=2, flag=0), "_a.png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
  Sys.sleep(0.5)
  text(x + 0.5, 10.5 - n, labels = "X", col="red", cex=1.25 )
  if(Sound){beepr::beep(9)}
  if(save){
    DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
    quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x, width=2, flag=0), "_b.png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
  break
}
if(x == 10){
  if(Saikoro){
  v <- as.character(as.integer( runif(1, min = 1, max = 11)))
  switch (v,
    "1" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Suwa-ko_firework_20080815_02.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "2" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3e/MtFuji_FujiCity.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "3" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/Supermario_Kungsbacka.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "4" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f5/Korean.food-Bibimbap-02.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "5" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/Ayiin_2020-01-03.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "6" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2b/Lysozyme.png"; type <- "png"'))),
    "7" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ae/Aomori_Bay_Asamushi_Onsen_Japan02bs5.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "8" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/68/Staphylococcus_aureus%2C_50%2C000x%2C_USDA%2C_ARS%2C_EMU.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "9" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Red_Fuji_southern_wind_clear_morning.jpg"; type <- "jpg"'))),
    "10" = eval(parse(text = paste0('url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg"; type <- "jpg"')))
  )
  
  ff <- as.raster(EBImage::readImage(url, type = type))  
  rasterImage(ff, 
            xleft=0, xright=11, 
            ybottom=0, ytop=11)
  if(save){
    DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
    quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x+1, width=2, flag=0), "_a.png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
  }
  Sys.sleep(1)
  plotrix::boxed.labels(5.5, 5,  "クリアー!!!", col="red",
                      cex=3, bg = "white", xpad = 1.5, ypad = 1.5)
  if(Sound){beepr::beep(8)}
  
  if(save){
    DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
    quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x+1, width=2, flag=0), "_b.png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
  options(show.error.messages = F)
  Fin <- TRUE
  break
}}
if(Fin){break}
if(n == 10){
  if(Saikoro){
  url <- "https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ad/Seikima-II_20100704_Japan_Expo_60.jpg"
  type <- "jpg"
  ff <- as.raster(EBImage::readImage(url, type = type))  
  rasterImage(ff, 
            xleft=0, xright=11, 
            ybottom=0, ytop=11)}
  if(save){
    DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
    quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x+1, width=2, flag=0), ".png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
  Sys.sleep(0.5)
  plotrix::boxed.labels(5.5, 2.5,  "クリアーならず!!", col="blue",
                      cex=3, bg = "white", xpad = 1.25, ypad = 1.5)
  Sys.sleep(0.5)
  if(Sound){beepr::beep(9); beepr::beep(9); beepr::beep(9)}
  if(save){
    DPI <- ifelse(Saikoro, 100, 300)
    quartz.save(file = paste0("./SaikoroGame_", formatC(n, width=2, flag=0), "_", 
                                       formatC(x+2, width=2, flag=0), ".png"), 
                         type = "png", dpi = DPI)}
  break
}}
if(save){
message(paste0("Current directory: ", getwd()))
len <- length(list.files(pattern="Animation_SaikoroGame"))
message(paste0("Save start !!: ", formatC(len+1, width=2, flag=0)))
Sys.sleep(0.2)
system(paste0("convert -delay 100 -loop 10 ./SaikoroGame_*.png ./Animation_SaikoroGame", formatC(len+1, width=2, flag=0), ".gif"))
Sys.sleep(0.2)
system("rm -rf ./SaikoroGame_*.png")
message("Save finished !!")
}else{message("Finished !!")}
}

補足

ちなみに、6以外が10回出続ける確率は、

(5/6)^10

 0.1615056

アガリの確率は、結構高い。

list.files実行について

なぜだか、ファイル数の長さである、変数 len にファイル数と一致する数値が入らなかった。

今回は、その前に、何かしらの実行(ex. message(paste0("Current directory: ", getwd())))を入れてあげるとうまく解決した。

参考資料

takenaka-akio.org