ningshuxia
2022-12-12 e78f5936fee9ab4fff600515bb20a41a28f329c4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
// <copyright file="Beta.cs" company="Math.NET">
// Math.NET Numerics, part of the Math.NET Project
// http://numerics.mathdotnet.com
// http://github.com/mathnet/mathnet-numerics
//
// Copyright (c) 2009-2015 Math.NET
//
// Permission is hereby granted, free of charge, to any person
// obtaining a copy of this software and associated documentation
// files (the "Software"), to deal in the Software without
// restriction, including without limitation the rights to use,
// copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
// copies of the Software, and to permit persons to whom the
// Software is furnished to do so, subject to the following
// conditions:
//
// The above copyright notice and this permission notice shall be
// included in all copies or substantial portions of the Software.
//
// THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
// EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES
// OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
// NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT
// HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY,
// WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
// FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
// OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
// </copyright>
 
using System;
using System.Collections.Generic;
using IStation.Numerics.Random;
using IStation.Numerics.RootFinding;
using IStation.Numerics.Threading;
 
namespace IStation.Numerics.Distributions
{
    /// <summary>
    /// Continuous Univariate Beta distribution.
    /// For details about this distribution, see
    /// <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Beta_distribution">Wikipedia - Beta distribution</a>.
    /// </summary>
    /// <remarks>
    /// There are a few special cases for the parameterization of the Beta distribution. When both
    /// shape parameters are positive infinity, the Beta distribution degenerates to a point distribution
    /// at 0.5. When one of the shape parameters is positive infinity, the distribution degenerates to a point
    /// distribution at the positive infinity. When both shape parameters are 0.0, the Beta distribution
    /// degenerates to a Bernoulli distribution with parameter 0.5. When one shape parameter is 0.0, the
    /// distribution degenerates to a point distribution at the non-zero shape parameter.
    /// </remarks>
    public class Beta : IContinuousDistribution
    {
        System.Random _random;
 
        readonly double _shapeA;
        readonly double _shapeB;
 
        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the Beta class.
        /// </summary>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        public Beta(double a, double b)
        {
            if (!IsValidParameterSet(a, b))
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            _random = SystemRandomSource.Default;
            _shapeA = a;
            _shapeB = b;
        }
 
        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the Beta class.
        /// </summary>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <param name="randomSource">The random number generator which is used to draw random samples.</param>
        public Beta(double a, double b, System.Random randomSource)
        {
            if (!IsValidParameterSet(a, b))
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            _random = randomSource ?? SystemRandomSource.Default;
            _shapeA = a;
            _shapeB = b;
        }
 
        /// <summary>
        /// A string representation of the distribution.
        /// </summary>
        /// <returns>A string representation of the Beta distribution.</returns>
        public override string ToString()
        {
            return $"Beta(α = {_shapeA}, β = {_shapeB})";
        }
 
        /// <summary>
        /// Tests whether the provided values are valid parameters for this distribution.
        /// </summary>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        public static bool IsValidParameterSet(double a, double b)
        {
            return a >= 0.0 && b >= 0.0;
        }
 
        /// <summary>
        /// Gets the α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.
        /// </summary>
        public double A => _shapeA;
 
        /// <summary>
        /// Gets the β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.
        /// </summary>
        public double B => _shapeB;
 
        /// <summary>
        /// Gets or sets the random number generator which is used to draw random samples.
        /// </summary>
        public System.Random RandomSource
        {
            get => _random;
            set => _random = value ?? SystemRandomSource.Default;
        }
 
        /// <summary>
        /// Gets the mean of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double Mean
        {
            get
            {
                if (_shapeA == 0.0 && _shapeB == 0.0)
                {
                    return 0.5;
                }
 
                if (_shapeA == 0.0)
                {
                    return 0.0;
                }
 
                if (_shapeB == 0.0)
                {
                    return 1.0;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeA) && double.IsPositiveInfinity(_shapeB))
                {
                    return 0.5;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeA))
                {
                    return 1.0;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeB))
                {
                    return 0.0;
                }
 
                return _shapeA/(_shapeA + _shapeB);
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// Gets the variance of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double Variance => (_shapeA*_shapeB)/((_shapeA + _shapeB)*(_shapeA + _shapeB)*(_shapeA + _shapeB + 1.0));
 
        /// <summary>
        /// Gets the standard deviation of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double StdDev => Math.Sqrt((_shapeA*_shapeB)/((_shapeA + _shapeB)*(_shapeA + _shapeB)*(_shapeA + _shapeB + 1.0)));
 
        /// <summary>
        /// Gets the entropy of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double Entropy
        {
            get
            {
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeA) || double.IsPositiveInfinity(_shapeB))
                {
                    return 0.0;
                }
 
                if (_shapeA == 0.0 && _shapeB == 0.0)
                {
                    return -Math.Log(0.5);
                }
 
                if (_shapeA == 0.0 || _shapeB == 0.0)
                {
                    return 0.0;
                }
 
                return SpecialFunctions.BetaLn(_shapeA, _shapeB)
                       - ((_shapeA - 1.0)*SpecialFunctions.DiGamma(_shapeA))
                       - ((_shapeB - 1.0)*SpecialFunctions.DiGamma(_shapeB))
                       + ((_shapeA + _shapeB - 2.0)*SpecialFunctions.DiGamma(_shapeA + _shapeB));
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// Gets the skewness of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double Skewness
        {
            get
            {
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeA) && double.IsPositiveInfinity(_shapeB))
                {
                    return 0.0;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeA))
                {
                    return -2.0;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeB))
                {
                    return 2.0;
                }
 
                if (_shapeA == 0.0 && _shapeB == 0.0)
                {
                    return 0.0;
                }
 
                if (_shapeA == 0.0)
                {
                    return 2.0;
                }
 
                if (_shapeB == 0.0)
                {
                    return -2.0;
                }
 
                return 2.0*(_shapeB - _shapeA)*Math.Sqrt(_shapeA + _shapeB + 1.0)
                       /((_shapeA + _shapeB + 2.0)*Math.Sqrt(_shapeA*_shapeB));
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// Gets the mode of the Beta distribution; when there are multiple answers, this routine will return 0.5.
        /// </summary>
        public double Mode
        {
            get
            {
                if (_shapeA == 0.0 && _shapeB == 0.0)
                {
                    return 0.5;
                }
 
                if (_shapeA == 0.0)
                {
                    return 0.0;
                }
 
                if (_shapeB == 0.0)
                {
                    return 1.0;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeA) && double.IsPositiveInfinity(_shapeB))
                {
                    return 0.5;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeA))
                {
                    return 1.0;
                }
 
                if (double.IsPositiveInfinity(_shapeB))
                {
                    return 0.0;
                }
 
                if (_shapeA == 1.0 && _shapeB == 1.0)
                {
                    return 0.5;
                }
 
                return (_shapeA - 1)/(_shapeA + _shapeB - 2);
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// Gets the median of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double Median => throw new NotSupportedException();
 
        /// <summary>
        /// Gets the minimum of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double Minimum => 0.0;
 
        /// <summary>
        /// Gets the maximum of the Beta distribution.
        /// </summary>
        public double Maximum => 1.0;
 
        /// <summary>
        /// Computes the probability density of the distribution (PDF) at x, i.e. ∂P(X ≤ x)/∂x.
        /// </summary>
        /// <param name="x">The location at which to compute the density.</param>
        /// <returns>the density at <paramref name="x"/>.</returns>
        /// <seealso cref="PDF"/>
        public double Density(double x)
        {
            return PDF(_shapeA, _shapeB, x);
        }
 
        /// <summary>
        /// Computes the log probability density of the distribution (lnPDF) at x, i.e. ln(∂P(X ≤ x)/∂x).
        /// </summary>
        /// <param name="x">The location at which to compute the log density.</param>
        /// <returns>the log density at <paramref name="x"/>.</returns>
        /// <seealso cref="PDFLn"/>
        public double DensityLn(double x)
        {
            return PDFLn(_shapeA, _shapeB, x);
        }
 
        /// <summary>
        /// Computes the cumulative distribution (CDF) of the distribution at x, i.e. P(X ≤ x).
        /// </summary>
        /// <param name="x">The location at which to compute the cumulative distribution function.</param>
        /// <returns>the cumulative distribution at location <paramref name="x"/>.</returns>
        /// <seealso cref="CDF"/>
        public double CumulativeDistribution(double x)
        {
            return CDF(_shapeA, _shapeB, x);
        }
 
        /// <summary>
        /// Computes the inverse of the cumulative distribution function (InvCDF) for the distribution
        /// at the given probability. This is also known as the quantile or percent point function.
        /// </summary>
        /// <param name="p">The location at which to compute the inverse cumulative density.</param>
        /// <returns>the inverse cumulative density at <paramref name="p"/>.</returns>
        /// <seealso cref="InvCDF"/>
        /// <remarks>WARNING: currently not an explicit implementation, hence slow and unreliable.</remarks>
        public double InverseCumulativeDistribution(double p)
        {
            return InvCDF(_shapeA, _shapeB, p);
        }
 
        /// <summary>
        /// Generates a sample from the Beta distribution.
        /// </summary>
        /// <returns>a sample from the distribution.</returns>
        public double Sample()
        {
            return SampleUnchecked(_random, _shapeA, _shapeB);
        }
 
        /// <summary>
        /// Fills an array with samples generated from the distribution.
        /// </summary>
        public void Samples(double[] values)
        {
            SamplesUnchecked(_random, values, _shapeA, _shapeB);
        }
 
        /// <summary>
        /// Generates a sequence of samples from the Beta distribution.
        /// </summary>
        /// <returns>a sequence of samples from the distribution.</returns>
        public IEnumerable<double> Samples()
        {
            return SamplesUnchecked(_random, _shapeA, _shapeB);
        }
 
        /// <summary>
        /// Samples Beta distributed random variables by sampling two Gamma variables and normalizing.
        /// </summary>
        /// <param name="rnd">The random number generator to use.</param>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>a random number from the Beta distribution.</returns>
        internal static double SampleUnchecked(System.Random rnd, double a, double b)
        {
            var x = Gamma.SampleUnchecked(rnd, a, 1.0);
            var y = Gamma.SampleUnchecked(rnd, b, 1.0);
            return x/(x + y);
        }
 
        internal static void SamplesUnchecked(System.Random rnd, double[] values, double a, double b)
        {
            var y = new double[values.Length];
            Gamma.SamplesUnchecked(rnd, values, a, 1.0);
            Gamma.SamplesUnchecked(rnd, y, b, 1.0);
            CommonParallel.For(0, values.Length, 4096, (aa, bb) =>
            {
                for (int i = aa; i < bb; i++)
                {
                    values[i] = values[i]/(values[i] + y[i]);
                }
            });
        }
 
        static IEnumerable<double> SamplesUnchecked(System.Random rnd, double a, double b)
        {
            while (true)
            {
                yield return SampleUnchecked(rnd, a, b);
            }
        }
 
        /// <summary>
        /// Computes the probability density of the distribution (PDF) at x, i.e. ∂P(X ≤ x)/∂x.
        /// </summary>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <param name="x">The location at which to compute the density.</param>
        /// <returns>the density at <paramref name="x"/>.</returns>
        /// <seealso cref="Density"/>
        public static double PDF(double a, double b, double x)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            if (x < 0.0 || x > 1.0)
            {
                return 0.0;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(a) && double.IsPositiveInfinity(b))
            {
                return x == 0.5 ? double.PositiveInfinity : 0.0;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(a))
            {
                return x == 1.0 ? double.PositiveInfinity : 0.0;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(b))
            {
                return x == 0.0 ? double.PositiveInfinity : 0.0;
            }
 
            if (a == 0.0 && b == 0.0)
            {
                if (x == 0.0 || x == 1.0)
                {
                    return double.PositiveInfinity;
                }
 
                return 0.0;
            }
 
            if (a == 0.0)
            {
                return x == 0.0 ? double.PositiveInfinity : 0.0;
            }
 
            if (b == 0.0)
            {
                return x == 1.0 ? double.PositiveInfinity : 0.0;
            }
 
            if (a == 1.0 && b == 1.0)
            {
                return 1.0;
            }
 
            if (a > 80.0 || b > 80.0)
            {
                return Math.Exp(PDFLn(a, b, x));
            }
 
            var bb = SpecialFunctions.Gamma(a + b)/(SpecialFunctions.Gamma(a)*SpecialFunctions.Gamma(b));
            return bb*Math.Pow(x, a - 1.0)*Math.Pow(1.0 - x, b - 1.0);
        }
 
        /// <summary>
        /// Computes the log probability density of the distribution (lnPDF) at x, i.e. ln(∂P(X ≤ x)/∂x).
        /// </summary>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <param name="x">The location at which to compute the density.</param>
        /// <returns>the log density at <paramref name="x"/>.</returns>
        /// <seealso cref="DensityLn"/>
        public static double PDFLn(double a, double b, double x)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            if (x < 0.0 || x > 1.0)
            {
                return double.NegativeInfinity;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(a) && double.IsPositiveInfinity(b))
            {
                return x == 0.5 ? double.PositiveInfinity : double.NegativeInfinity;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(a))
            {
                return x == 1.0 ? double.PositiveInfinity : double.NegativeInfinity;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(b))
            {
                return x == 0.0 ? double.PositiveInfinity : double.NegativeInfinity;
            }
 
            if (a == 0.0 && b == 0.0)
            {
                return x == 0.0 || x == 1.0 ? double.PositiveInfinity : double.NegativeInfinity;
            }
 
            if (a == 0.0)
            {
                return x == 0.0 ? double.PositiveInfinity : double.NegativeInfinity;
            }
 
            if (b == 0.0)
            {
                return x == 1.0 ? double.PositiveInfinity : double.NegativeInfinity;
            }
 
            if (a == 1.0 && b == 1.0)
            {
                return 0.0;
            }
 
            var aa = SpecialFunctions.GammaLn(a + b) - SpecialFunctions.GammaLn(a) - SpecialFunctions.GammaLn(b);
            var bb = x == 0.0 ? (a == 1.0 ? 0.0 : double.NegativeInfinity) : (a - 1.0)*Math.Log(x);
            var cc = x == 1.0 ? (b == 1.0 ? 0.0 : double.NegativeInfinity) : (b - 1.0)*Math.Log(1.0 - x);
 
            return aa + bb + cc;
        }
 
        /// <summary>
        /// Computes the cumulative distribution (CDF) of the distribution at x, i.e. P(X ≤ x).
        /// </summary>
        /// <param name="x">The location at which to compute the cumulative distribution function.</param>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>the cumulative distribution at location <paramref name="x"/>.</returns>
        /// <seealso cref="CumulativeDistribution"/>
        public static double CDF(double a, double b, double x)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            if (x < 0.0)
            {
                return 0.0;
            }
 
            if (x >= 1.0)
            {
                return 1.0;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(a) && double.IsPositiveInfinity(b))
            {
                return x < 0.5 ? 0.0 : 1.0;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(a))
            {
                return x < 1.0 ? 0.0 : 1.0;
            }
 
            if (double.IsPositiveInfinity(b))
            {
                return x >= 0.0 ? 1.0 : 0.0;
            }
 
            if (a == 0.0 && b == 0.0)
            {
                if (x >= 0.0 && x < 1.0)
                {
                    return 0.5;
                }
 
                return 1.0;
            }
 
            if (a == 0.0)
            {
                return 1.0;
            }
 
            if (b == 0.0)
            {
                return x >= 1.0 ? 1.0 : 0.0;
            }
 
            if (a == 1.0 && b == 1.0)
            {
                return x;
            }
 
            return SpecialFunctions.BetaRegularized(a, b, x);
        }
 
        /// <summary>
        /// Computes the inverse of the cumulative distribution function (InvCDF) for the distribution
        /// at the given probability. This is also known as the quantile or percent point function.
        /// </summary>
        /// <param name="p">The location at which to compute the inverse cumulative density.</param>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>the inverse cumulative density at <paramref name="p"/>.</returns>
        /// <seealso cref="InverseCumulativeDistribution"/>
        /// <remarks>WARNING: currently not an explicit implementation, hence slow and unreliable.</remarks>
        public static double InvCDF(double a, double b, double p)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0 || p < 0.0 || p > 1.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            return Brent.FindRoot(x => SpecialFunctions.BetaRegularized(a, b, x) - p, 0.0, 1.0, accuracy: 1e-12);
        }
 
        /// <summary>
        /// Generates a sample from the distribution.
        /// </summary>
        /// <param name="rnd">The random number generator to use.</param>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>a sample from the distribution.</returns>
        public static double Sample(System.Random rnd, double a, double b)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            return SampleUnchecked(rnd, a, b);
        }
 
        /// <summary>
        /// Generates a sequence of samples from the distribution.
        /// </summary>
        /// <param name="rnd">The random number generator to use.</param>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>a sequence of samples from the distribution.</returns>
        public static IEnumerable<double> Samples(System.Random rnd, double a, double b)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            return SamplesUnchecked(rnd, a, b);
        }
 
        /// <summary>
        /// Fills an array with samples generated from the distribution.
        /// </summary>
        /// <param name="rnd">The random number generator to use.</param>
        /// <param name="values">The array to fill with the samples.</param>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>a sequence of samples from the distribution.</returns>
        public static void Samples(System.Random rnd, double[] values, double a, double b)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            SamplesUnchecked(rnd, values, a, b);
        }
 
        /// <summary>
        /// Generates a sample from the distribution.
        /// </summary>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>a sample from the distribution.</returns>
        public static double Sample(double a, double b)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            return SampleUnchecked(SystemRandomSource.Default, a, b);
        }
 
        /// <summary>
        /// Generates a sequence of samples from the distribution.
        /// </summary>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>a sequence of samples from the distribution.</returns>
        public static IEnumerable<double> Samples(double a, double b)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            return SamplesUnchecked(SystemRandomSource.Default, a, b);
        }
 
        /// <summary>
        /// Fills an array with samples generated from the distribution.
        /// </summary>
        /// <param name="values">The array to fill with the samples.</param>
        /// <param name="a">The α shape parameter of the Beta distribution. Range: α ≥ 0.</param>
        /// <param name="b">The β shape parameter of the Beta distribution. Range: β ≥ 0.</param>
        /// <returns>a sequence of samples from the distribution.</returns>
        public static void Samples(double[] values, double a, double b)
        {
            if (a < 0.0 || b < 0.0)
            {
                throw new ArgumentException("Invalid parametrization for the distribution.");
            }
 
            SamplesUnchecked(SystemRandomSource.Default, values, a, b);
        }
    }
}