(数据可视化)Python实现随机漫步图像
参考《Python编程:从入门到实践》
1.随机漫步介绍
随机漫步是这样行走得到的路径:每次行走都完全是随机的,没有明确的方向,结果是由一系列随机决策决定的。你可以这样认为,随机漫步就是蚂蚁在晕头转向的情况下,每次都沿随机的方向前行所经过的路径。
在自然界、物理学、生物学、化学和经济领域,随机漫步都有其实际用途。例如,漂浮在水滴上的花粉因不断受到水分子的挤压而在水面上移动。水滴中的分子运动是随机的,因此花粉在水面上的运动路径犹如随机漫步。
2.创建RandomWalk() 类
为模拟随机漫步,我们将创建一个名为RandomWalk 的类。
该类包含三个属性:随机漫步的次数,随机漫步经过的每个点的x和y坐标
该类包含两个方法:init() 和fill_walk()
前者初始化随机漫步的次数和起点
后者决定每次漫步的方向和距离
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
# 所有随机漫步都始于点(0,0)
self.x_values = [0]
self.y_values = [0]
def fill_walk(self):
"""生成随机漫步包含的所有点"""
# 不断漫步,直到列表达到指定长度
while len(self.x_values) < self.num_points:
# 决定前进方向和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
# 计算下一个点的坐标
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)
3.创建RandomWalk()实例,绘制随机漫步图
import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk
# 创建RandomWalk实例,并绘制其包含的点
rw = RandomWalk()
rw.fill_walk()
plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, s=5)
plt.show()
上图即为包含5000个点的随机漫步