Python数据可视化--生成随机漫步数据

一、前言

初次接触Python3的数据图表操作,其实和MATLAB语法很相似,所以有一丝似曾相识的感觉。本篇主要是使用Python的matplotlib库来绘制随机漫步图。

二、程序设计

① 要绘制随机漫步图,首先的有数据,所以我们使用random模块在random_walk.py中生成所需数据,具体代码如下:

# random_walk.py
from random import choice

class RandomWalk():
    """一个生产随机漫步数据的类"""
    def __init__(self, num_points=5000):
        """初始化随机漫步数组的属性"""
        self.num_points = num_points
        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:
            # 决定前进方向以及沿这个方向前进的距离
            x_direction = choice([2, -2])
            x_distance = choice([0, 1, 2, 3, 4])
            x_step = x_direction*x_distance

            y_direction = choice([2, -2])
            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)

② 第二步就是使数据可视化,调用pyplot绘制图形。具体代码如下,在注释中有函数用法解释:

# rw_visual.py
import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk

while True:
    rw = RandomWalk(50000)
    rw.fill_walk()

    # 设置绘图窗口的尺寸
    plt.figure(dpi=128, figsize=(10, 6))

    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    # rw.x_values表示x轴数据, rw.y_values表示y轴数据, c=point_numbers表示绘制的点的颜色, cmap=plt.cm.Blues表示颜色映射,表示 s表示绘制点的大小
    plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues, s=1)
    # 重点突出起点,edgecolors表示点的轮廓颜色,none表示去除轮廓颜色,在matplotlib 2.0.0版本中edgecolors默认为none
    plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=100)
    # 重点突出终点
    plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', s=100)
	# 去除x轴和y轴
    plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)
    plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)
    plt.show()

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

我介绍一下scatter中的颜色映射(colormap),颜色映射是一些列颜色,它从起始颜色渐变到结束颜色。

plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues, s=1)

这里将参数c设置为一个y值列表,并用参数cmap告诉pyplot使用蓝色来映射,y值较小则颜色浅,反之则颜色深。

三、程序运行结果

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