Python編程：從入門到實踐 - matplotlib篇 - Random Walk

隨機漫步

# random_walk.py 隨機漫步

from random import choice

class RandomWalk():
    """一個生成隨機漫步數據的類"""

    def __init__(self, num_points=5000):
        """初始化隨機漫步的屬性"""

        self.num_points = num_points

        # 全部隨機漫步都始於(0, 0)
        self.x_values = [0]
        self.y_values = [0]

    def fill_walk(self):
        """計算隨機漫步包含的全部點"""
    
        # 不斷漫步，知道列表達到指定的長度
        while len(self.x_values) < self.num_points:
            
            # 決定前進方向以及沿這個方向前進的距離
            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

            # 拒絕原地踏步
            if x_step == 0 and y_step == 0:
                continue

            # 計算下一個點的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)    

 

# rw_visual.py 隨機漫步實現
import matplotlib.pyplot as plt
import random

from random_walk import RandomWalk

# 只要程序處於活動狀態，就不斷地模擬隨機漫步
while True:
    # 建立一個RandomWalk實例，並將其包含的點都繪製出來
    rw = RandomWalk(50000)
    rw.fill_walk()

    # 設置繪圖窗口的尺寸
    plt.figure(figsize=(10, 6))

    # 映射
    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, edgecolors='none', s=1, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues)

    # 突出起點和終點
    plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=5)
    plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', edgecolors='none', s=5)

    # 設置座標軸的標籤以及標題
    plt.xlabel('Axis X', fontsize=14)
    plt.ylabel('Axis Y', fontsize=14)
    plt.title('Random Walk', fontsize=24)    

    # 隱藏座標軸
    plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)
    plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)

    # 顯示
    #plt.show()

    # 保存圖表
    filename = 'rw_' + str(random.randint(000000, 999999)) + '.png'
    plt.savefig('images/' + filename, bbox_inches='tight')

    # 不可既使用show顯示，又使用svaefig保存，不然保存圖像爲空

    # 詢問是否繼續
    flag = input('Make another walk? (y/n):')
    if flag.lower() not in ['y', 'yes']:
        break