【Python】随机漫步

创建Randomwalk()类

我们将使用Python来生成随机漫步数据，再使用matplotlib以引入瞩目的方式将这些数据呈现出来

首先创建类Randomwalk()

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]
    def fill_walk(self):
        '''计算随机漫步的所有点'''
 
        # 不断漫步，直到列表到达指定长度
        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)

__init__()和fill_walk(),其中后者计算随机漫步经过的所有点。

我们使用choice([1,-1])给direction选择一个值，结果要么是表示向右走1，要么表示向左走-1，接下来，choice([0,1,2,3,4])随机的选择一个0~4之间的整数，告诉Python沿着指定的方向走多远(x_distance)

绘制随机漫步图

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib_test.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()
print(rw.x_values)
plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,s=15)
plt.show()

运行结果:

我们首先导入模块pyplot和Randomwalk类，然后我们创建一个实例，并将其存储到rw中，再调用fill_walk()，我们将随机漫步的x与y值传递给scatter(),并选择了合适的点尺寸，显示包含5000个点的随机漫步。

模拟多次随机漫步

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib_test.random_walk import RandomWalk
#只要程序处理活动状态，就不断的随机模拟
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()
    keep_running = input("Make another walk?(y/n):")
    if keep_running == 'n':
        break

这些代码模拟一次随机漫步，在matplotlib查看器中显示结果，再不关闭查看器的情况下暂停。如果你关闭了查看器，程序询问你是否再模拟一次随机漫步，如果你输入y，那么将继续，如果你输入n，那么将退出。

设置随机漫步图样式

1.给点着色

我们使用颜色映射来指出个点的先后顺序，并删除每个点的黑色轮廓，让他们的颜色更明显，为根据漫步中各点的先后顺序进行着色，我们传递参数c,并将其设置为一个列表，其中包含个点的先后顺序。

运行结果：

2.重新绘制起点与终点

为了凸显上图的起点跟终点，我们可以这么做

运行结果：

3.隐藏坐标轴

为了修改坐标轴，使用函数plt.axes()来将坐标轴的可见性设置为False

运行结果：

4.增加点数

下面我们增加点数，在创建RandomWalk实例时增大num_points的值

运行结果：

5.调整窗口的尺寸大小

图表适合屏幕大小时，更有效的将数据中的规律呈现出来

窗口明显变大

如果知道自己系统的分辨率，还可以使用形参dpi传递该分辨率

plt.figure(dpi=128,figsize=(10,6))