Python:使用Pygal模拟掷骰子&练习题
来源：《Python编程：从入门到实践》
文章目录
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- 1.1 安装Pygal
- 1.2 Pygal画廊
- 1.3 创建Die类
- 1.4 掷骰子
- 1.5 分析结果
- 1.6 绘制直方图
- 1.7 同时掷两个骰子
- 1.8 同时掷两个面数不同的骰子
- 2 练习
1
- 这部分，将使用Python可视化包Pygal来生成可缩放的矢量图形文件
- 在这个项目中，将对掷骰子的结果进行分析。掷6面的常规骰子时，出现1~6点的可能性相同。然后，如果同时掷两个骰子，某些点数出现的可能性将比其他点数大。为确定哪些点数出现的可能性最大，我们将生成一个表示掷骰子结果的数据集，并根据结果绘制出一个图形
- 在数学领域，常利用掷骰子来解释各种数据分析，但它在赌场和其他博弈场景中也得到了实践应用，在游戏《大富翁》以及众多角色扮演游戏中亦如此
1.1 安装Pygal
- 使用pip安装Pygal
- Linux和OS X系统，命令类似于：
pip install --user pygal==1.7
- Windows系统：
python -m pip install --user pygal==1.7
1.2 Pygal画廊
- 想了解Pygal可创建什么样的图表，请查看图表类型画廊：http://www.pygal.org，Document ->> Chart types
- 每个实例都包含源代码
1.3 创建Die类
- 下面的类模拟掷一个骰子
die.py
from random import randint
class Die():
"""表示一个骰子的类"""
def __init__(self, num_sides=6):
"""骰子默认为6面"""
self.num_sides = num_sides
def roll(self):
"""返回一个位于1和骰子面数之间的随机值"""
return randint(1, self.num_sides)
- 创建Die实例时，
如果没有指定任何实参，面数默认为6 方法roll()使用函数randint()来返回一个1~面数的随机值
1.4 掷骰子
- 创建图表前，先来掷D6骰子，打印结果看是否合理
die_visual.py
from die import Die
# 创建一个D6
die = Die()
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = []
for roll_num in range(100):
result = die.roll()
results.append(result)
print(results)
- 掷100次的结果存储到results列表：
1.5 分析结果
- 分析掷D6骰子的结果，计算每个点数出现的次数
die_visual.py
--snip--
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = []
for roll_num in range(1000):
result = die.roll()
results.append(result)
# 分析结果
frequencies = []
for value in range(1, die.num_sides+1):
frequency = results.count(value)
frequencies.append(frequency)
print(frequencies)
- 输出可以看到，没有任何点数出现的频率比其他点数高很多
1.6 绘制直方图
- 直方图是一种条形图，指出了各种结果出现的频率
die_visual.py
import pygal
--snip--
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling one D6 1000 times."
hist.x_labels = ['1', '2', '3', '4', '5', '6']
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D6', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
- 创建条形图——创建了一个pygal.Bar()实例，并将其存储在hist中
- 将这个图表渲染为一个SVG文件，扩展名必须为.svg
- 要查看生成的直方图，最简单的方式是使用Web浏览器
- 为此，在任何Web浏览器中新建一个标签页，再在其中打开文件die_visual.svg
- 注意： Pygal让这个图表具有交互性：如果将鼠标指向该图表中的任何条形，将看到与之相关联的数据
1.7 同时掷两个骰子
- 掷两个骰子时，得到的点数更多，结果分布也不同
dice_visual.py
import pygal
from die import Die
# 创建两个D6骰子
die_1 = Die()
die_2 = Die()
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = []
for roll_num in range(1000):
result = die_1.roll() + die_2.roll()
results.append(result)
# 分析结果
frequencies = []
max_result = die_1.num_sides + die_2.num_sides
for value in range(2, max_result+1):
frequency = results.count(value)
frequencies.append(frequency)
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling two D6 dice 1000 times."
hist.x_labels = ['2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '10', '11', '12']
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D6 + D6', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
1.8 同时掷两个面数不同的骰子
- 掷一个6面和一个10面的，同时掷50000次
different_dice.py
import pygal
from die import Die
# 创建一个D6 & 一个D10
die_1 = Die()
die_2 = Die(10)
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = []
for roll_num in range(50000):
result = die_1.roll() + die_2.roll()
results.append(result)
# 分析结果
frequencies = []
max_result = die_1.num_sides + die_2.num_sides
for value in range(2, max_result+1):
frequency = results.count(value)
frequencies.append(frequency)
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling a D6 and a D10 50,000 times."
hist.x_labels = ['2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '10', '11', '12',
'13', '14', '15', '16']
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D6 + D10', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
- 通过使用Pygal来模拟掷骰子的结果，能够非常自由地探索这种现象
2 练习
- 自动生成标签： 请修改die_visual.py和dice_visual.py，将用来设置hist.x_labels值的列表替换为一个自动生成这种列表的循环。如果你熟悉列表解析，可尝试将die_visua.py和dice_visual.py中的其他for循环也替换为列表解析
Solution：
die_visual.py
import pygal
from die import Die
# 创建一个D6
die = Die()
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = [die.roll() for roll_num in range(1000)]
# 分析结果
frequencies = [results.count(value) for value in range(1, die.num_sides+1)]
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling one D6 1000 times."
hist.x_labels = [str(x) for x in range(1, die.num_sides+1)]
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D6', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
dice_visual.py
import pygal
from die import Die
# 创建两个D6骰子
die_1 = Die()
die_2 = Die()
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = [die_1.roll() + die_2.roll() for roll_num in range(1000)]
# 分析结果
max_result = die_1.num_sides + die_2.num_sides
frequencies = [results.count(value) for value in range(2, max_result+1)]
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling two D6 dice 1000 times."
hist.x_labels = [str(x) for x in range(2, max_result+1)]
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D6 + D6', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
- 两个D8骰子： 请模拟同时掷两个8面骰子1000次的结果。逐渐增加掷骰子的次数，直到系统不堪重负为止
Solution：
import pygal
from die import Die
# 创建两个D8骰子
die_1 = Die(8)
die_2 = Die(8)
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = [die_1.roll() + die_2.roll() for roll_num in range(50000)]
# 分析结果
max_result = die_1.num_sides + die_2.num_sides
frequencies = [results.count(value) for value in range(2, max_result+1)]
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling two D8 dice 50,000 times."
hist.x_labels = [str(x) for x in range(2, max_result+1)]
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D8 + D8', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
Output：
- 同时掷三个骰子： 如果你同时掷三个D6骰子，可能得到的最小点数为3，而最大点数为18.请通过可视化展示同时掷三个D6骰子的结果
Solution：
import pygal
from die import Die
# 创建三个D6骰子
die_1 = Die()
die_2 = Die()
die_3 = Die()
# 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
results = [die_1.roll() + die_2.roll() + die_3.roll()
for roll_num in range(50000)]
# 分析结果
max_result = die_1.num_sides + die_2.num_sides + die_3.num_sides
frequencies = [results.count(value) for value in range(3, max_result+1)]
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling three D6 dice 50,000 times."
hist.x_labels = [str(x) for x in range(3, max_result+1)]
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D6 + D6 + D6', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
Output：
- 将点数相乘： 同时掷两个骰子时，通常将它们的点数相加。请通过可视化展示将两个骰子的点数相乘的结果
Solution：
import pygal
from die import Die
die_1 = Die()
die_2 = Die()
results = [die_1.roll() * die_2.roll() for roll_num in range(50000)]
# 分析结果
max_result = die_1.num_sides * die_2.num_sides
frequencies = [results.count(value) for value in range(1, max_result+1)]
# 对结果进行可视化
hist = pygal.Bar()
hist.title = "Results of rolling two D6 dice 50,000 times."
hist.x_labels = [str(x) for x in range(1, max_result+1)]
hist.x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"
hist.add('D6 * D6', frequencies)
hist.render_to_file('die_visual.svg')
Output：
