[Python知识库] Python ProjectⅠ 1：生成数据

?matplotlib默认蓝色点及黑色轮廓，当数据点过多时，点间的轮廓会结合在一起

7.设置数据点颜色

8.使用颜色映射

9.自动保存图表

15.3 随机漫步

1.创建randomwalk类

只包含两个方法：__init__和fill_walk（计算随机漫步经过的所有点）

from random import choice

class RandomWalk():
	def __init__(self,num_points=5000):   #默认点数为5000
		self.num_points=num_points
        #每次漫步都从零出发
		self.x_value=[0]                 
		self.y_value=[0]

2.选择方向

使用 fill_walk() 来生成漫步包含的点，并决定每次漫步的方向

# coding=gbk
from random import choice

class RandomWalk():
	def __init__(self,num_points=5000):
		self.num_points=num_points
		self.x_value=[0]
		self.y_value=[0]
		
	def fill_walk(self):
		#不断漫步，直到到达指定长度
		while len(self.x_value)<self.num_points:
			#决定前进的方向以及长度
			#向右1，向左-1
			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_value[-1]+x_step
			next_y=self.y_value[-1]+y_step
			
			self.x_value.append(next_x)
			self.y_value.append(next_y)

为获取漫步中下一个点的 x 值，我们将x_step 与x_values 中的最后一个值相加，对于 y 值也做相同的处理。获得下一个点的 x 值和 y 值后，我们将它们分别附加到列表x_values 和y_values 的末尾。

3.绘制随机漫步图

import matplotlib.pyplot as plt   #导入绘图模块
from plot import RandomWalk       #导入RandomWalk类

rw=RandomWalk()                    #创建RandomWalk实例，存储到rw中
rw.fill_walk()
plt.scatter(rw.x_value,rw.y_value,s=15)
plt.show()

4.模拟多次随机漫步

import matplotlib.pyplot as plt
from plot import RandomWalk

while True:
	rw=RandomWalk()
	rw.fill_walk()
	plt.scatter(rw.x_value,rw.y_value,s=15)
	plt.show()
	
	keep_running=input("make another walk:")
	if keep_running=='n':
		break

5.漫步图着色

使用颜色映射指出漫步点的先后顺序

import matplotlib.pyplot as plt
from plot import RandomWalk

while True:
	rw=RandomWalk()
	rw.fill_walk()
	
	point_number=list(range(rw.num_points))
	
	plt.scatter(rw.x_value,rw.y_value,c=point_number,cmap=plt.cm.Reds,s=15)
	plt.show()
	
	keep_running=input("make another walk:")
	if keep_running=='n':
		break

6.重新绘制起点和终点

	plt.scatter(rw.x_value,rw.y_value,c=point_number,cmap=plt.cm.Reds,edgecolor='none',s=15)
	plt.scatter(0,0,c='green',edgecolor='none',s=100)
	plt.scatter(rw.x_value[-1],rw.y_value[-1],c='blue',edgecolor='none',s=100)

7.隐藏坐标轴

rw=RandomWalk()
rw.fill_walk()

current_axes=plt.axes()
current_axes.xaxis.set_visible(False)
current_axes.yaxis.set_visible(False)

point_number=list(range(rw.num_points))

plt.scatter(rw.x_value,rw.y_value,c=point_number,cmap=plt.cm.Reds,edgecolor='none',s=100)

plt.show()

将隐藏坐标轴的代码放在前面，并利用current_axes间接修改，否则会使图像消失

8.增加点数

增加随机漫步的点数?

rw=RandomWalk(50000)

给RandomWalk赋值

9.调整尺寸

1.安装pygal

# coding=gbk
from random import randint

class Die():
	#表示一个骰子的类
	
	def __init__(self,num_side=6):
		self.num_side=num_side
	
	def roll(self):
		#返回一个1到6之间的随机值
		return randint(1,self,num_side)

3.掷骰子

5.绘制直方图

from plot import Die
import pygal

die=Die()

results=[]

for roll_num in range(100):
	result=die.roll()
	results.append(result)

frequencies=[]
for value in range(1,die.num_side+1):
	frequency=results.count(value)
	frequencies.append(frequency)

hist=pygal.Bar()                                   #创建实例，命名为hist
hist.title="results of rolling one D6 1000 times"  #hist标题
hist.x_title="results"                             
hist.y_title="frequency of results"

hist.add('D6',frequencies)                         #D6是标签
hist.render_to_file('die_visual.svg')              #生成SVG文件，该文件拓展名必须为svg

该直方图只能在浏览器中打开

6.同时掷两个骰子

from plot import Die
import pygal

die_1=Die()
die_2=Die()

results=[]

for roll_num in range(1000):
	result=die_1.roll()+die_2.roll()
	results.append(result)

frequencies=[]
max_result=die_1.num_side+die_2.num_side
for value in range(2,max_result+1):
	frequency=results.count(value)
	frequencies.append(frequency)

hist=pygal.Bar()

hist.title="results of rolling two D6 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 results"

hist.add('D6+D6',frequencies)

7.同时掷两个面数不同的骰子

from plot import Die
import pygal

die_1=Die()
die_2=Die(10)

results=[]

for roll_num in range(50000):
	result=die_1.roll()+die_2.roll()
	results.append(result)

frequencies=[]
max_result=die_1.num_side+die_2.num_side
for value in range(2,max_result+1):
	frequency=results.count(value)
	frequencies.append(frequency)

hist=pygal.Bar()

hist.title="results of rolling two D6 1000 times"
hist.x_labels=(number for number in range(2,17))
hist.x_title="result"
hist.y_title="frequency of results"

hist.add('D6+D10',frequencies)
hist.render_to_file('dice_visual.svg')

作业

1.数字的三次方被称为其立方。请绘制一个图形，显示前5个整数的立方值，再绘制一个图形，显示前5000个整数的立方值。

3.修改rw_visual.py，将其中的plt.scatter() 替换为plt.plot() 。为模拟花粉在水滴表面的运动路径，向plt.plot() 传递rw.x_values和rw.y_values ，并指定实参值linewidth 。使用5000个点而不是50 000个点。

4.在类RandomWalk 中，x_step 和y_step 是根据相同的条件生成的：从列表[1, -1] 中随机地选择方向，并从列表[0, 1, 2, 3, 4]中随机地选择距离。请修改这些列表中的值，看看对随机漫步路径有何影响。尝试使用更长的距离选择列表，如0~8；或者将-1从 x 或 y 方向列表中删除。

5.??请修改die.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_visual.py和dice_visual.py中的其他for 循环也替换为列表解析。

7.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。

8.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。