python使用matplotlib庫(kù)生成隨機(jī)漫步圖

2020-01-04 14:38:25

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供稿：網(wǎng)友

本教程使用python來(lái)生成隨機(jī)漫步數(shù)據(jù)，再使用matplotlib將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)

開(kāi)發(fā)環(huán)境

操作系統(tǒng)： Windows10
IDE： Pycharm 2017.1.3
Python版本： Python3.6
Python第三方庫(kù)：matplotlib

開(kāi)始實(shí)戰(zhàn)

1. 創(chuàng)建RandomWalk()類

為了模擬隨機(jī)漫步，我們將創(chuàng)建一個(gè)名為RandomWalk的類, 它隨機(jī)地選擇方向。

from random import choiceclass RandomWalk():  """一個(gè)生成隨機(jī)漫步數(shù)據(jù)的類"""  def __init__(self, num_points=50000):    """初始化隨機(jī)漫步的屬性"""    self.num_points = num_points    # 所有隨機(jī)漫步都始于(0,0)    self.x_values = [0]    self.y_values = [0]

這個(gè)類有三個(gè)屬性，一個(gè)存儲(chǔ)隨機(jī)漫步次數(shù)的變量，其他兩個(gè)存儲(chǔ)隨機(jī)漫步經(jīng)過(guò)的x和y坐標(biāo)。RandomWalk只包含兩個(gè)方法：init()和 fill_walk()

2. 選擇方向

我們將使用 fill_walk() 來(lái)生成漫步包含的點(diǎn)，并決定漫步的方向

def fill_walk(self):    """計(jì)算隨機(jī)漫步包含的所有點(diǎn)"""    # 不斷漫步，直到列表達(dá)到指定的長(zhǎng)度    while len(self.x_values) < self.num_points:      # 決定前進(jìn)方向以及沿這個(gè)方向前進(jìn)的距離      x_direction = choice([1,- 1])      x_distance = choice([1, 2, 3, 4])      x_step = x_direction * x_distance      y_direction = choice([1, -1])      y_distance = choice([1, 2, 3, 4])      y_step = y_direction * y_distance      # 拒絕原地踏步      if x_step == 0 and y_step == 0:        continue      # 計(jì)算下一個(gè)點(diǎn)的x和y值      next_x = self.x_values[-1] + x_step      next_y = self.y_values[-1] + y_step      self.x_values.append(next_x)      self.y_values.append(next_y)

我們創(chuàng)建了一個(gè)循環(huán)，這個(gè)循環(huán)不斷運(yùn)行，直到漫步包含所需數(shù)量的點(diǎn)。
我們使用choice([1, -1])給x_direction選擇一個(gè)值，-1代表向左走， 1代表向右走。
choice([0, 1, 2, 3, 4])隨機(jī)選擇0-4之間的整數(shù)，告訴python沿指定方向走多遠(yuǎn)

3. 繪制隨機(jī)漫步圖

import matplotlib.pyplot as pltfrom randomwalk import RandomWalk# 只要程序處于活動(dòng)狀態(tài)，就不斷地模擬隨機(jī)漫步while True:  # 創(chuàng)建一個(gè)RandomWalk實(shí)列，并將其包含的點(diǎn)都繪制出來(lái)  rw = RandomWalk()  rw.fill_walk()  plt.figure(dpi=128, figsize=(8, 4))  point_numbers = list(range(rw.num_points))  plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Reds, edgecolors='none', s=1)  # 突出起點(diǎn)和終點(diǎn)  plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=100)  plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', edgecolors='none', s=100)  plt.show()  keep_running = input("Make another walk?(y/n):")  if keep_running == 'n':    break

創(chuàng)建一個(gè)RandomWalk實(shí)例，在調(diào)用 fill_walk() 方法，我們將隨機(jī)漫步x、y和次數(shù)傳遞給scatter()，并選擇了合適的尺寸。并繪制了起點(diǎn)和終點(diǎn)。

4. 運(yùn)行結(jié)果

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