Pythonで当選率10%のくじを10回引く　～確率の悪魔 vs Python　ep1 ～

Pythonを使って確率の悪魔と戦おう！

１０％の確率で当たるくじを、１０回引いた時にあたる確率はどれくらいだと思いますか？
引いたくじは毎回戻す（毎回確率は１０％）前提です。

パッと考えると１００％のような気がしますが、実際はどうでしょうか？
計算してみましょう。１０回で当たる確率は、１０回ともすべて外す場合の余事象になるので、以下で計算できます。

>>> 1-(9/10)**10
0.6513215599

約６５％という事になりました。思っている以上に低い・・・
（ちなみに＊＊が「べき乗」を表すのでしたね。＾でやって早速引っ掛かりました。）

当たりを引く確率、という事で今回はこの曲で行きましょう。
布袋寅泰さんで、RUSSIAN ROULETTE← Youtube公式動画に飛びます。

リンク

さて、今回は本当にそうなるのかをPythonで検証していきたいと思います。

※ところどころ誤ったコードや説明が出てくる可能性があります。
（2021年2月28日：学習開始9日目）←言い訳と学習歴

１．作戦会議
２．コードを書いていこう①
３．コードを書いていこう②

１．作戦会議

まずは作戦を立てましょう！

①：１０％であたるくじを作る
②：そのうち1つを引く
③：当たっているかどうか判定する。
④：上記を１０回繰り返す。
⑤：引いた１０回に当たりがあったかどうか判定する。
⑥：ここまでのをたくさん繰り返して、６５％くらいに収束するかを調べる。→Ep2でやる。

こんな感じでしょうか？
調べてみると、プログラミングを書く人は「フローチャート」というものを書いて組み立てるようです。Wikipedia　→　フローチャート

IT Koala Naviさんの解説：若手プログラマー保存版！フローチャート徹底解説と作成カンニングペーパーに助けていただきました。
正しい書き方は分からないままですが、無理やり作ってみました。
今回は、１０回繰り返すして、あたりがあったかどうかの判定までやってみます。

これでいいのだろうか・・・

正しいかどうかは分からないですが、作りたいものは表現できてそうです。先に進みましょう。

２．コードを書いていこう①

まずはくじを作るところからです。
箱の〇（あたり）が１つと×（はずれ）が９つあって、そこから１つ選ぶとイメージしました。

#くじをつくる
kuji = ['〇', '×1', '×2','×3','×4','×5','×6','×7','×8','×9',]

ちょっと無理やりですが、これでまずは良さそうです。

つぎは、くじを引くところです。くじを引くのは、自分の選択ではなくランダムでの選択が必要です。という事は最初にrandomを用意する必要がありそうです。

import random

道具が用意できたので、くじを引きます。

#くじをひく　your_kujiが引いたくじ
your_kuji = random.choice(kuji)

では次はあたり判定です。〇ならあたり、×ならはずれです。

if your_kuji == '〇':
    print('あたり')
else:
    print('はずれ')

ちょっとここまでで実行してみましょう。
あと、何を引いたかわかるようにprint(you_kuji)もいれました。
まずはこれまでのコードをくっ付けました。

import random
#くじをつくる
kuji = ['〇', '×1', '×2','×3','×4','×5','×6','×7','×8','×9',]
#くじをひく　your_kujiが引いたくじ
your_kuji = random.choice(kuji)
#〇ならあたり、×ならはずれ
print(your_kuji)
if your_kuji == '〇':
    print('あたり')
else:
    print('はずれ')

で、プログラムを実行。

×8
はずれ

できた！！あと、〇が出るかどうかも確認したいので、繰り返してみました。
・・・出ない。と思ってたら１５回目で出た。これはやはり元の確率が正しい気がしてきました。

次は１０回繰り返しです。全く同じものを１０回書くことでもできますが、繰り返しはwhileで出来たはずです。

イメージは、
「引いた回数が１回ずつ増えるようにして、回数が１０未満なら戻る。１０になれば先に進む」
というような感じでしょうか？

#引いた回数
hiku_num = 0
while True:
    if hiku_num == 10:
        break
    else:
        #上のくじ引き
        hiku_num += 1

確認してみましょう。ここまでのを全部をくっつけてみます。

import random
#引いた回数
hiku_num = 0
#くじをつくる
kuji = ['〇', '×1', '×2','×3','×4','×5','×6','×7','×8','×9',]
while True:
    if hiku_num == 10:
        break
    else:
        #くじをひく　your_kujiが引いたくじ
        your_kuji = random.choice(kuji)
        #〇ならあたり、×ならはずれ
        print(your_kuji)
        hiku_num += 1
        if your_kuji == '〇':
            print('あたり')
        else:
            print('はずれ')

実行した結果です。

×2
はずれ
×5
はずれ
×1
はずれ
×7
はずれ
×1
はずれ
×2
はずれ
×6
はずれ
×3
はずれ
×7
はずれ
×4
はずれ

１０回できましたね。まさかの全部はずれです・・・
これで、フロー図の左側までできました。次に行きましょう。

３．コードを書いていこう②

次は、「１０回であたりがあったかどうか」の判定とあたりがあればあたり回数を増やすというところです。
あたりの回数をカウントして、あたり回数が０かそれ以外か？で判定できるように思います。

では、コードを書いてみましょう。

・初めにあたり回数を定義
・当たりが出たら回数を増やす
・当たりがあったかどうか？

という感じです。あと、「引いたくじ」と１回ずつのあたり判定のprintは消しておきます。

import random
#引いた回数
hiku_num = 0
#あたり回数
atari_count = 0
#くじをつくる
kuji = ['〇', '×1', '×2','×3','×4','×5','×6','×7','×8','×9',]
while True:
    if hiku_num == 10:
        break
    else:
        #くじをひく　your_kujiが引いたくじ
        your_kuji = random.choice(kuji)
        #〇ならあたり、×ならはずれ
        #print(your_kuji)
        hiku_num += 1
        if your_kuji == '〇':
           #print('あたり')
            atari_count += 1
        else:
            #print('はずれ')
            pass
if atari_count == 0:
    print('全滅！')
else:
    print('あたりあった！')

これで、あたりがあれば「あたりがあった！」、なければ「全滅！」とでるはずです。
何度か繰り返して、両方出ることが確認できました。