Python数据可视化之随机漫步

随机漫步

# 1 创建建RandomWalk() 类，文件名称为random_walk.py

from random import choice

class RandomWalk():
    """一个生成随机漫步数据的类"""

    def __init__(self, num_points=5000):
        """初始化随机漫步的属性"""
        self.num_points = num_points

        # 所有的随机漫步都始于（0，0）
        self.x_values = [0]
        self.y_values = [0]

    # 2 选择方向
    def fill_walk(self):
        """计算随机漫步包含的所有点"""

        # 不断漫步，直到列表到达指定的长度
        while len(self.x_values) < self.num_points:

            # 决定前进方向以及沿这个方向前进的距离
            x_direction = choice([1, -1])
            x_distance = choice([0, 1, 2, 3, 4])
            x_step = x_direction * x_distance

            y_direction = choice([1, -1])
            y_distance = choice([0, 1, 2, 3, 4])
            y_step = y_direction * y_distance

            # 拒绝原地踏步
            if x_step == 0 and y_step == 0:
                continue

            # 计算下一个点的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)

绘制随机漫步图

#3 绘制随机漫步图，文件名称为rw_visual.py
import matplotlib.pyplot as plt

from random_walk import RandomWalk

#创建一个RandomWalk实例，并将其包含的点都绘制出来
rw = RandomWalk()
rw.fill_walk()
plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,s=15)
plt.show()

模拟多次随机漫步

#模拟多次随机漫步
import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

# 只要程序处于活动状态，就不断地模拟随机漫步
while True:
    #创建一个RandomWalk实例，并将其包含的点都绘制出来
    rw = RandomWalk()
    rw.fill_walk()
    plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,s=15)
    plt.show()
    
    #输入y ，可模拟多次随机漫步,要结束程序，请输入n
    keep_running = input("Make another walk? (y/n):")
    if keep_running == 'n':
        break

#设置随机漫步图的样式
import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

while True:
    rw = RandomWalk()
    rw.fill_walk()

    #使用了range()生成了一个数字列表，存储在point_numbers中，设置每个漫步点的颜色。
    #将参数c设置为point_numbers ，指定使用颜色映射Blues ，并传递实参edgecolor = none以删除每个点周围的轮廓。
    #最终的随机漫步图从浅蓝 色渐变为深蓝色，
    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,c=point_numbers,cmap=plt.cm.Blues,
                edgecolor='none',s=15)
    plt.show()

    #输入y ，可模拟多次随机漫步,要结束程序，请输入n
    keep_running = input("Make another walk? (y/n):")
    if keep_running == 'n':
        break

重新绘制起点和重点

import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

while True:

    rw = RandomWalk()
    rw.fill_walk()

    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,c=point_numbers,cmap=plt.cm.Blues,
                edgecolor='none',s=15)

    #突出起点和终点
    plt.scatter(0,0,c='green',edgecolor='none',s=100)
    plt.scatter(rw.x_values[-1],rw.y_values[-1],c='red',edgecolor='none',
                s=100)
    plt.show()

    keep_running = input("Make another walk? (y/n):")
    if keep_running == 'n':
        break

隐藏坐标轴

import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

while True:
    rw = RandomWalk()
    rw.fill_walk()

    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,c=point_numbers,cmap=plt.cm.Blues,
                edgecolor='none',s=15)

    plt.scatter(0,0,c='green',edgecolor='none',s=100)
    plt.scatter(rw.x_values[-1],rw.y_values[-1],c='red',edgecolor='none',
                s=100)

    #隐藏坐标轴，使用函数plt.axes() 来将每条坐标轴的可见性都设置为False
    plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)
    plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)
    plt.show()

    keep_running = input("Make another walk? (y/n):")
    if keep_running == 'n':
        break

增加点数

import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

# 只要程序处于活动状态，就不断地模拟随机漫步
while True:
    #创建一个RandomWalk实例，模拟一次包含50 000个点的随机漫步，并将其包含的点都绘制出来
    rw = RandomWalk(50000)
    rw.fill_walk()
   
    #设置颜色
    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,c=point_numbers,cmap=plt.cm.Blues,
                edgecolor='none',s=15)

    #突出起点和终点
    plt.scatter(0,0,c='green',edgecolor='none',s=100)
    plt.scatter(rw.x_values[-1],rw.y_values[-1],c='red',edgecolor='none',
                s=100)

    #隐藏坐标轴
    plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)
    plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)
    plt.show()

    #输入y ，可模拟多次随机漫步,要结束程序，请输入n
    keep_running = input("Make another walk? (y/n):")
    if keep_running == 'n':
        break

调整尺寸以适合屏幕

import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

# 只要程序处于活动状态，就不断地模拟随机漫步
while True:
    #创建一个RandomWalk实例，并将其包含的点都绘制出来
    rw = RandomWalk()
    rw.fill_walk()

    #设置窗口尺寸
    plt.figure(dpi=128,figsize=(10,6))

    #设置渐变色
    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,c=point_numbers,cmap=plt.cm.Blues,
                edgecolor='none',s=15)

    #突出起点和终点
    plt.scatter(0,0,c='green',edgecolor='none',s=100)
    plt.scatter(rw.x_values[-1],rw.y_values[-1],c='red',edgecolor='none',
                s=100)

    #隐藏坐标轴
    plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)
    plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)
    plt.show()

    #输入y ，可模拟多次随机漫步,要结束程序，请输入n
    keep_running = input("Make another walk? (y/n):")
    if keep_running == 'n':
        break