【Python编程：从入门到实践】第十五章练习题

痛定思痛。 2023-06-24 12:23 0阅读 0赞

**15-10  练习使用本章介绍的两个库 ：尝试使用 matplotlib 通过可视化来模拟掷骰子的情况，并尝试使用 Pygal 通过可视化来模拟随机漫步的情况。**

**使用 matplotlib 通过可视化来模拟掷骰子的情况，效果如下图：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2tpbmcwOTY0_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

代码：

die.py（表示一个骰子的类）。

默认6个面（num\_sides=6），可任意修改这个数字；方法roll用来生成一个任意数。

from random import randint
    class Die():
    	""" 表示一个骰子的类 """
    	def __init__(self, num_sides=6):
    		""" 骰子默认为 6 面 """
    		self.num_sides = num_sides
    	def roll(self):
    		"""" 返回一个位于 1 和骰子面数之间的随机值 """
    		return randint(1, self.num_sides)

die\_mpl.py（生成图表）。

函数“autolabel”用来生成柱形上面的数字，plt.text前两个为数字的坐标，第三个为要显示的数字值（字符串）。

import matplotlib.pyplot as plt
    import matplotlib.patches as mpatches
    from die import Die
    
    # 显示柱形上面的数字
    def autolabel(rects):
        for rect in rects:
            height = rect.get_height()
            plt.text(rect.get_x() + rect.get_width() / 2 - 0.2, height + 1, '%s' % int(height))
    
    # 创建一个D6和D10
    die6 = Die()
    die10 = Die(10)
    
    # 掷几次骰子，并将结果存储在一个列表中
    results = []
    for roll_num in range(1000):
    	result = die6.roll() + die10.roll()
    	results.append(result)
    # 获取骰子数的循环数
    num_sides = die6.num_sides + die10.num_sides
    name_list = range(2, num_sides + 1)
    # 分析结果
    frequencies = []
    for value in name_list:
    	frequency = results.count(value)
    	frequencies.append(frequency)
    	# print(frequency)
    
    # 标题
    plt.title('Die Mpl', pad=10.0, fontsize=24)
    # 图例
    plt.legend(handles=[mpatches.Patch(color='#d93d0b', label='D6+D10')])
    autolabel(plt.bar(range(len(frequencies)), frequencies, color='#d93d0b', tick_label=name_list))
    # plt.bar(range(len(frequencies)), frequencies, tick_label=name_list)
    plt.show()

**使用 Pygal 通过可视化来模拟随机漫步的情况，效果如下图：**

**![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2tpbmcwOTY0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]**

代码：

random\_walk.py（生成随机的x, y点）

from random import choice
    
    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:
    			x_step = self.get_step()
    			y_step = self.get_step()
    			#  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)
    	def get_step(self):
    		"""决定前进方向以及沿这个方向前进的距离"""
    		direction = choice([1, -1])
    		distance = choice([0, 1, 2, 3, 4])
    		step = direction * distance
    		return step

rw\_visual\_pygal.py（生成svg文件）。

利用for (x, y) in zip(rw.x\_values, rw.y\_values)生成元组列表。

import pygal
    from random_walk import RandomWalk
    
    #  创建一个 RandomWalk 实例，并将其包含的点都绘制出来
    rw = RandomWalk()
    rw.fill_walk()
    
    # 生成坐标列表
    coordinate = []
    for (x, y) in zip(rw.x_values, rw.y_values):
    	coordinate.append((x, y))
    
    xy_chart = pygal.XY(stroke=False)
    xy_chart.title = 'RandomWalk'
    xy_chart.add('RandomWalk', coordinate)
    xy_chart.render()
    # 生成svg文件
    xy_chart.render_to_file('file/RandomWalk_pygal.svg')

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