数据可视化-Matplotlib绘制随机漫步数据

创建 RandomWalk() 类

该类有三个属性，分别表示漫步的次数、x坐标列表和y坐标列表

生成随机漫步值的方法每次生成一个随机方向的值，添加到x/y坐标列表中

# 导入random模块
from random import choice

# 定义生成随机漫步数据的类
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(0, 0)
        self.x_values = [0]
        self.y_values = [0]
        
    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:
            # 决定前进方向及沿这个方向前进的距离
            x_direction = choice([1, -1])  # 随机返回1或-1
            x_distance = choice([0, 1, 2, 3, 4])  # 随机返回0~4中的一个
            x_step = x_direction * x_distance  # 计算出一个x坐标值
            
            y_direction = choice([1, -1])
            y_distance = choice([0, 1, 2, 3, 4])
            y_step = y_direction * y_distance  # 计算出一个y坐标值
            
            # 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的值
            next_x = self.x_values[-1] + x_step  # 在上一个x坐标值基础上随机漫步
            next_y = self.y_values[-1] + y_step  # 在上一个坐标值基础上随机漫步
            
            self.x_values.append(next_x)
            self.y_values.append(next_y)

绘制图片

import matplotlib.pyplot as plt

# 初始化RandomWalk类
rw = RandomWalk()
# 生成随机漫步值
rw.fill_walk()
# 根据数据作图
plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, s=15)
# 展示
plt.show()

模拟多次随机漫步

for i in range(5):    
    # 初始化RandomWalk类
    rw = RandomWalk()
    # 生成随机漫步值
    rw.fill_walk()
    # 根据数据作图
    plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, s=15)
    # 展示
    plt.show()

设置随机漫步样式

通过生成一个和num_points一样长度的序列，今次指定每个坐标点的顺序

# 初始化RandomWalk类
rw = RandomWalk()
# 生成随机漫步值
rw.fill_walk()

# 生成一个递增的序列值
point_numbers = list(range(rw.num_points))

# 根据数据作图
#  c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues 这两个参数将列表值与颜色相映射，从而将颜色变得由浅到深
plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues, edgecolors='none', s=15)
# 展示
plt.show()

重新绘制起始点和终点

# 初始化RandomWalk类
rw = RandomWalk()
# 生成随机漫步值
rw.fill_walk()
# 画出绿色的起点
plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=100)
# 画出红色的终点
plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', cmap=plt.cm.Blues, edgecolors='none', s=100)
# 展示
plt.show()

隐藏坐标轴

# 初始化RandomWalk类
rw = RandomWalk()
# 生成随机漫步值
rw.fill_walk()
# 画出绿色的起点
plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=100)
# 画出红色的终点
plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', cmap=plt.cm.Blues, edgecolors='none', s=100)

# 隐藏坐标轴
plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)
plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)


# 展示
plt.show()

增加点数，体验泼墨般的艺术品

# 初始化RandomWalk类
rw = RandomWalk(50000)
# 生成随机漫步值
rw.fill_walk()

# 生成一个递增的序列值
point_numbers = list(range(rw.num_points))

# 根据数据作图
#  c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues 这两个参数将列表值与颜色相映射，从而将颜色变得由浅到深
plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues, edgecolors='none', s=1)  # 将点大小调整为1
# 展示
plt.show()

调整图片大小

# 初始化RandomWalk类
rw = RandomWalk(50000)
# 生成随机漫步值
rw.fill_walk()
# 生成一个递增的序列值
point_numbers = list(range(rw.num_points))

# 指定图片的宽和高（还可以指定图片的背景和分辨率）
plt.figure(figsize=(10, 6))

# 根据数据作图
#  c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues 这两个参数将列表值与颜色相映射，从而将颜色变得由浅到深
plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues, edgecolors='none', s=1)  # 将点大小调整为1
# 展示
plt.show()

注：本文章为个人学习笔记🤓