python使用matplotlib库生成随机漫步图

发布日期： 2026-01-12 阅读量： 作者： 用户投稿

本教程使用python来生成随机漫步数据，再使用matplotlib将数据呈现出来

开发环境

操作系统： Windows10
IDE： Pycharm 2017.1.3
Python版本： Python3.6
Python第三方库：matplotlib

开始实战

1. 创建RandomWalk()类

为了模拟随机漫步，我们将创建一个名为RandomWalk的类, 它随机地选择方向。

from random import choice

class RandomWalk():
  """一个生成随机漫步数据的类"""

  def __init__(self, num_points=50000):
    """初始化随机漫步的属性"""
    self.num_points = num_points

    # 所有随机漫步都始于(0,0)
    self.x_values = [0]
    self.y_values = [0]

这个类有三个属性，一个存储随机漫步次数的变量，其他两个存储随机漫步经过的x和y坐标。RandomWalk只包含两个方法：init()和 fill_walk()

2. 选择方向

我们将使用 fill_walk() 来生成漫步包含的点，并决定漫步的方向

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

    # 不断漫步，直到列表达到指定的长度
    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([1, 2, 3, 4])
      x_step = x_direction * x_distance

      y_direction = choice([1, -1])
      y_distance = choice([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)

我们创建了一个循环，这个循环不断运行，直到漫步包含所需数量的点。
我们使用choice([1, -1])给x_direction选择一个值，-1代表向左走， 1代表向右走。
choice([0, 1, 2, 3, 4])随机选择0-4之间的整数，告诉python沿指定方向走多远

3. 绘制随机漫步图

import matplotlib.pyplot as plt

from randomwalk import RandomWalk

# 只要程序处于活动状态，就不断地模拟随机漫步
while True:
  # 创建一个RandomWalk实列，并将其包含的点都绘制出来
  rw = RandomWalk()
  rw.fill_walk()

  plt.figure(dpi=128, figsize=(8, 4))

  point_numbers = list(range(rw.num_points))
  plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Reds, edgecolors='none', s=1)
  # 突出起点和终点
  plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=100)
  plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', edgecolors='none', s=100)
  plt.show()

  keep_running = input("Make another walk?(y/n):")
  if keep_running == 'n':
    break

创建一个RandomWalk实例，在调用 fill_walk() 方法，我们将随机漫步x、y和次数传递给scatter()，并选择了合适的尺寸。并绘制了起点和终点。

4. 运行结果

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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