Изучаем Python

Код генерирует случайное блуждание, отображает его в области просмотра matplotlib и делает паузу с открытой областью просмотра. Когда вы закрываете область просмотра, программа спрашивает, хотите ли вы сгенерировать следующее блуждание. Ответьте y, и вы сможете сгенерировать блуждания, которые начинаются рядом с начальной точкой, а затем отклоняются преимущественно в одном направлении; при этом большие группы будут соединяться тонкими секциями. Чтобы завершить программу, введите n.

Примечание

Если у вас версия Python 2.7, используйте raw_input() вместо input() в точке (1) .

Оформление случайного блуждания

В этом разделе мы настроим диаграмму так, чтобы подчеркнуть важные характеристики каждого блуждания и отвести на второй план несущественные элементы. Для этого мы выделим характеристики, которые нужно подчеркнуть (например, откуда началось блуждание, где оно закончилось и по какому пути следовало). ­Затем определяются характеристики, которые нужно ослабить (например, деления шкалы и метки). Результатом должно быть простое визуальное представление, которое четко описывает путь, использованный в каждом случайном блуждании.

Назначение цветов

Мы используем цветовую карту для отображения точек блуждания, а также удаляем черный контур из каждой точки, чтобы цвет точек был лучше виден. Чтобы точки окрашивались в соответствии с их позицией в блуждании, мы передаем в аргументе c список с позицией каждой точки. Так как точки выводятся по порядку, список просто содержит числа от 1 до 5000:

rw_visual.py

...

while True:

# Построение случайного блуждания и нанесение точек на диаграмму.

rw = RandomWalk()

rw.fill_walk()

(1) . .point_numbers = list(range(rw.num_points))

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

. . . .edgecolor='none', s=15)

plt.show()

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

...

В точке (1) функция range() используется для генерирования списка чисел, размер которого равен количеству точек в блуждании. Полученный результат сохраняется в списке point_numbers, который используется для назначения цвета каждой точки в блуждании. Мы передаем point_numbers в аргументе c, используем цветовую карту Blues и затем передаем edgecolor=none для удаления черного контура ­вокруг каждой точки. В результате создается диаграмма блуждания с градиентным переходом от светло-синего к темно-синему (рис. 15.9).

Рис. 15.9. Случайное блуждание, окрашенное с применением цветовой карты Blues

Начальные и конечные точки

Помимо раскраски точек, обозначающей их позицию, было бы неплохо видеть, где начинается и заканчивается каждое блуждание. Для этого можно прорисовать первую и последнюю точки отдельно, после нанесения на диаграмму основной серии. Мы выведем конечные точки с большим размером и с другим цветом, чтобы они выделялись на общем фоне:

rw_visual.py

...

while True:

...

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

edgecolor='none', s=15)

. .# Выделение первой и последней точек.

. .plt.scatter(0, 0, c='green', edgecolors='none', s=100)

. .plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', edgecolors='none',

. . . .s=100)

. . . .

plt.show()

...

Чтобы вывести начальную точку, мы рисуем точку (0, 0) зеленым цветом с большим размером (s=100) по сравнению с остальными точками. Для выделения конечной точки последняя пара координат x и y выводится с размером 100. Обязательно вставьте этот код непосредственно перед вызовом plt.show(), чтобы начальная и конечная точки выводились поверх всех остальных точек.

При выполнении этого кода вы будете точно видеть, где начинается и кончается каждое блуждание. (Если конечные точки не выделяются достаточно четко, настраивайте их цвет и размер, пока не достигнете желаемого результата.)

Удаление осей

Уберем оси с диаграммы, чтобы они не отвлекали зрителя от общей картины. Для удаления осей используется следующий код:

rw_visual.py

...

while True:

...

plt.scatter(rw.x_values[-1], rw.y_values[-1], c='red', edgecolors='none',

s=100)

. .# Удаление осей.

(1) . .plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)

. .plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)

. . . .

plt.show()

...

Функция plt.axes() (1) переводит флаг видимости каждой оси в состояние False. При работе с визуализацией подобные цепочки вызовов встречаются очень часто.

Запустите программу rw_visual.py; теперь выводимые диаграммы не имеют осей.

Добавление точек

Увеличим количество точек, чтобы работать с большим объемом данных. Для этого мы увеличим значение num_points при создании экземпляра RandomWalk и отрегулируем размер каждой точки при выводе диаграммы:

rw_visual.py

...

while True:

# Построение случайного блуждания и нанесение точек на диаграмму.

. .rw = RandomWalk(50000)

rw.fill_walk()

. .

# Вывод точек и отображение диаграммы.

point_numbers = list(range(rw.num_points))

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

. . . .edgecolor='none', s=1)

...