用matplotlib绘制随机漫步

用matplotlib绘制随机漫步

随机漫步是什么

每次行走都是完全随机的,没有明确的方向,结果是有一系列决策随机决定的。

可以这么理解:

  • 一只晕头转向的蚂蚁的行走路径
  • 漂浮在水面的花粉的运动
  • 水滴中的分子运动
代码准备

封装两个文件:

  • random_walk.py:用于封装RandomWalk类,实现随机漫步的代码
  • nw_walk.py:用于调用RandomWalk,并通过matplotlib进行绘制
random_walk.py
from random import choice
# choice函数为在列表中随机选择一个值

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
        # 随机漫步的步数,每一步为一个点,默认为5000个

        self.x_values = [0]
        self.y_values = [0]
        # 随机漫步的横纵坐标轴的值,分别用两个列表进行保存

    def fill_walk(self):
        """计算随机漫步包含的所有点"""

        while len(self.x_values) < self.num_points:
            # 当没有达到最大的步数时,继续生成步数
            
            x_direction = choice([1-1])
            # 决定x方向的前进方向,1为向右,-1为向左
            x_distance = choice([01234])
            # 决定x方向的前进距离,从0到4之间随机选择
            x_step = x_direction * x_distance
            # 二者相加,便为本次随机漫步的步数

            y_direction = choice([1-1])
            y_distance = choice([01234])
            y_step = y_direction * y_distance

            # 当x_step为0,且y_step为0时,为原地踏步,我们要拒绝原地踏步
            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

            # 将新生成的x,y添加到随机漫步的横纵坐标轴里去
            self.x_values.append(next_x)
            self.y_values.append(next_y)

说明见代码注释

rw_visual.py
import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

rw = RandomWalk()
rw.fill_walk()

plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, s=15)

plt.show()

这部分代码比较简单,不做注释了

效果图(5张)

通过执行下列语句,每次生成的随机漫步图都不一样,任取5张展示如下。

python rw_visual.py

用matplotlib绘制随机漫步

用matplotlib绘制随机漫步

用matplotlib绘制随机漫步

用matplotlib绘制随机漫步

用matplotlib绘制随机漫步


原文始发于微信公众号(Know Why It):用matplotlib绘制随机漫步

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