python使用matplotlib庫生成隨機漫步圖

更新時間：2018年08月27日 14:13:41 作者：lanhaixuanvv

這篇文章主要為大家詳細介紹了使用Python的matplotlib庫生成隨機漫步圖，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

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

開發(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：matplotlib

開始實戰(zhàn)

1. 創(chuàng)建RandomWalk()類

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

from random import choice

class RandomWalk():
  """一個生成隨機漫步數(shù)據(jù)的類"""

  def __init__(self, num_points=50000):
    """初始化隨機漫步的屬性"""
    self.num_points = num_points

    # 所有隨機漫步都始于(0,0)
    self.x_values = [0]
    self.y_values = [0]

這個類有三個屬性，一個存儲隨機漫步次數(shù)的變量，其他兩個存儲隨機漫步經(jīng)過的x和y坐標。RandomWalk只包含兩個方法：init()和 fill_walk()

2. 選擇方向

我們將使用 fill_walk() 來生成漫步包含的點，并決定漫步的方向

def fill_walk(self):
    """計算隨機漫步包含的所有點"""

    # 不斷漫步，直到列表達到指定的長度
    while len(self.x_values) < self.num_points:
      # 決定前進方向以及沿這個方向前進的距離
      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

      # 計算下一個點的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)建了一個循環(huán)，這個循環(huán)不斷運行，直到漫步包含所需數(shù)量的點。
我們使用choice([1, -1])給x_direction選擇一個值，-1代表向左走， 1代表向右走。
choice([0, 1, 2, 3, 4])隨機選擇0-4之間的整數(shù)，告訴python沿指定方向走多遠

3. 繪制隨機漫步圖

import matplotlib.pyplot as plt

from randomwalk import RandomWalk

# 只要程序處于活動狀態(tài)，就不斷地模擬隨機漫步
while True:
  # 創(chuàng)建一個RandomWalk實列，并將其包含的點都繪制出來
  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)
  # 突出起點和終點
  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RandomWalk實例，在調用 fill_walk() 方法，我們將隨機漫步x、y和次數(shù)傳遞給scatter()，并選擇了合適的尺寸。并繪制了起點和終點。

4. 運行結果