Python數據可視化（1）--生成隨機漫步數據

一、前言

初次接觸Python3的數據圖表操作，其實和MATLAB語法很相似，所以有一絲似曾相識的感覺。本篇主要是使用Python的matplotlib庫來繪製隨機漫步圖。

二、程序設計

① 要繪製隨機漫步圖，首先的有數據，所以我們使用random模塊在random_walk.py中生成所需數據，具體代碼如下：

# random_walk.py
from random import choice

class RandomWalk():
    """一個生產隨機漫步數據的類"""
    def __init__(self, num_points=5000):
        """初始化隨機漫步數組的屬性"""
        self.num_points = num_points
        self.x_values = [0]
        self.y_values = [0]

    def fill_walk(self):
        """計算隨機漫步包含的所有點"""

        # 不斷漫步，直到列表達到指定的長度
        while len(self.x_values) < self.num_points:
            # 決定前進方向以及沿這個方向前進的距離
            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

            # 拒絕原地踏步
            if x_step == 0 and y_step == 0:
                continue

            # 計算下一個點的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 第二步就是使數據可視化，調用pyplot繪製圖形。具體代碼如下，在註釋中有函數用法解釋：

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

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

    # 設置繪圖窗口的尺寸
    plt.figure(dpi=128, figsize=(10, 6))

    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    # rw.x_values表示x軸數據, rw.y_values表示y軸數據, c=point_numbers表示繪製的點的顏色, cmap=plt.cm.Blues表示顏色映射,表示 s表示繪製點的大小
    plt.scatter(rw.x_values, rw.y_values, c=point_numbers, cmap=plt.cm.Blues, s=1)
    # 重點突出起點，edgecolors表示點的輪廓顏色，none表示去除輪廓顏色，在matplotlib 2.0.0版本中edgecolors默認爲none
    plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=100)
    # 重點突出終點
    plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', s=100)
	# 去除x軸和y軸
    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

我介紹一下scatter中的顏色映射（colormap），顏色映射是一些列顏色，它從起始顏色漸變到結束顏色。

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

這裏將參數c設置爲一個y值列表，並用參數cmap告訴pyplot使用藍色來映射，y值較小則顏色淺，反之則顏色深。

三、程序運行結果

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