模拟随机漫步

随机漫步是每次步行方向和步长都是随机的，没有明确的方向(当然代码里是有四个方向的，上下左右)，结果由一系列随机决策决定的。本实例中random_walk.py决策步行的左右上下方向和步长的随机性，rw_visual.py是图形化展示。本例是在Unbuntu19.10中实现的。

 

random_walk.py，源码如下：

from random import choice
'''一个随机生成漫步数据的类'''

class RandomWalk():
    '''初始化随机漫步数据'''
    def __init__(self,num_points = 5000):
        self.num_points = num_points

        '''所有漫步都从(0,0)开始'''
        self.x_values = [0]
        self.y_values = [0]

    def get_steps_x(self):
        '''获取沿x轴随机走了多远的类'''
        #决定沿x轴前进的方向以及沿该方向走了多远距离
        self.x_direction = choice([1,-1]) #1为向右，x轴的正方向；-1为向左，x轴的反方向；
        self.x_distance = choice([0,1,2,3,4])
        self.x_steps = self.x_direction * self.x_distance
        return self.x_steps

    def get_steps_y(self):
        '''获取沿y轴随机走了多远的类'''
        #决定沿y轴前进的方向以及沿该方向走了多远的类
        self.y_direction = choice([1,-1])
        self.y_distance = choice([0,1,2,3,4])
        self.y_steps = self.y_direction * self.y_distance
        return self.y_steps

    def fill_walk(self):
        '''类方法，计算漫步包含的所有的点'''

        #不断漫步，直到达到列表指定长度
        while len(self.x_values) < self.num_points:
            #获取沿x轴走了多少步
            self.get_steps_x()

            #获取沿y轴走了多少步
            self.get_steps_y()

            #不可以原地不动
            if self.x_steps == 0 and self.y_steps == 0:
                continue

            #计算下一个点的x和y值
            next_x = self.x_values[-1] + self.x_steps
            next_y = self.y_values[-1] + self.y_steps

            #将获取到的x值和y值加入到列表末尾
            self.x_values.append(next_x)
            self.y_values.append(next_y)
            

rw_visual.py，源码如下：

import matplotlib.pyplot as plt

from random_walk import RandomWalk

#只要程序处于活动状态，就一直模拟随机漫步

while True:
    #创建一个RandomWalk实例，并将其包含的所有点绘制出来
    rw = RandomWalk()
    rw.fill_walk()

    #绘制起点，并以绿色显示
    plt.scatter(0,0,c='green',edgecolor='none',s=200)

    #开始随机漫步，并给点着色
    point_number = list(range(rw.num_points))
    plt.scatter(rw.x_values,rw.y_values,c=point_number,cmap=plt.cm.Blues,edgecolor='none',s=10)

    #绘制终点，并以红色显示
    plt.scatter(rw.x_values[-1],rw.y_values[-1],c='red',edgecolor='none',s=200)

    #设置标题和x轴标题和y轴标题
    plt.title("Random Walk",fontsize=24)
    plt.xlabel("X values",fontsize=14)
    plt.ylabel("Y steps",fontsize=14)
    plt.tick_params(axis='both',labelsize=14)

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

    #以图片形势显示随机漫步的结果
    plt.show()

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