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python教程分享Python利用随机函数生成变化图形详解(一)

前言综合前述的类、函数、matplotlib等,完成一个随机移动的过程(注意要确定移动的次数,比如10万次),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确定的,

前言

综合前述的类、函数、matplotlib等,完成一个随机移动的过程(注意要确定移动的次数,比如10万次),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确定的,最后显示出每次移动的位置的图表。

思考:

1)每次走动多少个像素,由随机函数决定,每次移动方向也随机确定。由随机方向和随机像素共同移动位置大小和方向。

2)保证将每次移动的位置保存在列表中,供后面matplotlib调用,生成图表。

故而,可以分成两个文件,一个为rand_moving类,生成走动像素、方向,并记录相关数据,保存在数列中,另一个为绘图模块randdraw_visual ,调用matplotlib和rand_moving类,生成一个实例,并调用计算出的数列组生成图表。

一、rand_moving.py文件定义功能如下

1、初始化程序,设置一个参数,即移动的次数,初始化位置全部设置为0

2、随机生成x,y的方向和移动像素,并相乘,得到相对移动距离,即为每次移动的距离和方向,即需要4个随机函数来分别确定水平方向和垂直方向的 移动位置大小和方向,

3,计算出下一个位置,并进行保存到位置数列中,即每走完一步后,在屏幕中的绝对位置。

如下: 

from random import choice  #random是系统自带的随机函数模块    class rand_moving(): #定义一个rand_moving类      def __init__(self,num_times=100000):  # 初始化,设置默认参数为10万,可以修改这个参数试试机器运行速度          self.num_times = num_times  #移动次数                    self.x_values=[0]   # 设置两个数列,用来保存每一步的位置,初始位置为(0, 0),数列元素个数会一直增加到num_times,用来记录每一步的位置信息          self.y_values=[0]                    def fill_moving(self):  #定义一个函数,用来计算移动方向和距离,并计算需要保存的位置信息          while len(self.x_values)

二、绘图模块

randdraw_visual.py

绘图模块randdraw_visual.py的功能如下:

1、调用matplotlib和rand_moving类;

2、rand_moving生成一个实例,并计算出的数列组生成图表;

3、用matplotlib中的方法生成图表

import matplotlib.pyplot as plt  #导入matplotlib模块    from rand_moving import *   #也可以用 import random_moving   注意使用过程中的细微差别 ,小写开头的rand_moving是文件(或称为模块,一个模块中可以有一个类,或多个类),大写开头rand_moving是类。    rm = rand_moving()  # 利用导入的 rand_moving 类,创建一个实例rm,这里没有给定参数,默认是10万,可以修改为其他数据。  rm.fill_moving()    # 调用类的方法fill_moving() ,并生成随机数列,存入到x_values和y_values中,    plt.scatter(rm.x_values, rm.y_values,s=15)#调用实例rm中位置数列x_values和y_values生成图表  plt.show()

程序运行效果(注意,为了对比,程序中创建了3个实例,其中一个为默认值,另两个为50万和5万,如果一直没显示,请耐心等会儿!)

Python利用随机函数生成变化图形详解(一)

上述三个实例处在同一图中,呈现不同颜色,如果只有一个实例,如何修改颜色?

中,语句 plt.scatter(x_values, y_values, c=y_values, cmap=plt.cm.blues,edgecolor='none', s=40) 是修改渐变色的,可偿试将randdraw_visual.py模块中进行如下修改:

plt.scatter(rm.x_values, rm.y_values,c=y_values, cmap=plt.cm.reds,edgecolor='none',s=15)

注: c的参数是字符串,可以直接使用颜色的英文进行赋值,比如:c='yellow',见后面修改起点、终点颜色。

指定一个红色,一个蓝色,实际运行效果(有重复的地方,实例设置为蓝色在后面,将红色盖住):

Python利用随机函数生成变化图形详解(一)

除些之外,还可以对特定的点进行设定,也就是在语句plt.scatter(rm.x_values, rm.y_values,c=y_values, cmap=plt.cm.reds,edgecolor='none',s=15)之后,再多几个相关语句,并给定相关点坐标。

import matplotlib.pyplot as plt    from rand_moving import *   #也可以用import random_moving注意使用过程中的差别    rm = rand_moving()  # 创建一个实例rm,这里没有给定参数,默认是10万,可以修改为其他数据。  rm.fill_moving()    # 调用类的方法fill_moving() ,并生成随机数列,存入到x_values和y_values中  plt.scatter(rm.x_values,rm.y_values,c=rm.y_values,cmap=plt.cm.reds,edgecolor='none',s=15)  #调用实例rm中数列x_values和y_values生成图表#调用实例rm中数列x_values和y_values生成图表    new_rm = rand_moving(500000)  # 创建一个实例new_rm,是50万次  new_rm.fill_moving()     plt.scatter(new_rm.x_values,new_rm.y_values,c=new_rm.y_values, cmap=plt.cm.blues,edgecolor='none',s=15)    # 重绘起点,终点  #因为两个实例的起点一样,只需一个起点即可  plt.scatter(rm.x_values[0], rm.y_values[0],c='yellow',edgecolor='none',s=100)   #设置起点,把s设置较大,以示区别  #两个实例终点不同,分别重绘终点位置   plt.scatter(rm.x_values[-1], rm.y_values[-1],c='brown',edgecolor='none',s=100)  #设置实例rm的终点,思考为什么用[-1]  plt.scatter(new_rm.x_values[-1], new_rm.y_values[-1],c='pink',edgecolor='none',s=100) #设置实例new_rm的终点    plt.show()

实际运行效果:

Python利用随机函数生成变化图形详解(一)

显示图表屏幕大小

图表适合屏幕大小能有效地将数据中的规律呈现出来,如果要调整屏幕大小,可调整matplotlib输出的尺寸

plt.figure(dpi=128,figsize=(12, 10))

函数 figure() 用于指定图表的宽度、高度、分辨率和背景色。

形参 figsize 指定一个元组

形参 dpi 向 figure() 传递该分辨率

注意:plt.figure(dpi=128,figsize=(12, 10))语句要在其他plt开始语句的前面,才能调整显示屏幕的大小。

import matplotlib.pyplot as plt    from rand_moving import *   #也可以用import random_moving注意使用过程中的差别  #调整屏幕大小  plt.figure(dpi=128,figsize=(12, 10))  #一开始就要定义显示的大小,当然,可以试一下,放到plt.show()之前其他位置的运行效果。    rm = rand_moving()  # 创建一个实例rm,这里没有给定参数,默认是10万,可以修改为其他数据。  rm.fill_moving()    # 调用类的方法fill_moving() ,并生成随机数列,存入到x_values和y_values中  plt.scatter(rm.x_values,rm.y_values,c=rm.y_values,cmap=plt.cm.reds,edgecolor='none',s=15)  #调用实例rm中数列x_values和y_values生成图表#调用实例rm中数列x_values和y_values生成图表    new_rm = rand_moving(500000)  # 创建一个实例new_rm,是50万次  new_rm.fill_moving()     plt.scatter(new_rm.x_values,new_rm.y_values,c=new_rm.y_values, cmap=plt.cm.blues,edgecolor='none',s=15)    plt.show()

当然,还可以试一下他函数功能。 

是不是有点小小的成就感!

小结

请思考:

1、上述程序是否能进行优化(比如功能相同的)

2、创建三个3个实例,用了3个语句,能否建一个函数,只输入一个数n,就自动创建n个实例?同时,每个实例的num_times随机,(n比较大时,num_times应该比较小)

3、当实现上述功能后,程序运行,只输入一个参数(创建实例的个数),就会自动生成对应的num_times,并分别调用相关函数生成对应图表。

以上就是python利用随机函数生成变化图形详解(一)的详细内容,更多关于python随机函数生成变化图形的资料请关注<编程笔记>其它相关文章!

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这个家伙很懒,什么也没留下!
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