2017-10-22 671 views 评论

随机漫步模型之python实现

random_walk.py

#&nbsp;-*-&nbsp;coding:&nbsp;utf-8&nbsp;-*-
&quot;&quot;&quot;
Created&nbsp;on&nbsp;Sun&nbsp;Oct&nbsp;22&nbsp;15:22:51&nbsp;2017

@author:&nbsp;dqhpl
&quot;&quot;&quot;
from&nbsp;random&nbsp;import&nbsp;choice

class&nbsp;RandomWalk():
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&quot;&quot;&quot;一个生成随机漫步数据的类&quot;&quot;&quot;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;def&nbsp;__init__(self,&nbsp;num_points&nbsp;=&nbsp;5000):
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&quot;&quot;&quot;初始化随机漫步的属性&quot;&quot;&quot;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;self.num_points&nbsp;=&nbsp;num_points
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&quot;&quot;&quot;所有随机漫步都始于（0,0）&quot;&quot;&quot;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;self.x_values&nbsp;=&nbsp;[0]
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;self.y_values&nbsp;=&nbsp;[0]
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;def&nbsp;fill_walk(self):
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&quot;&quot;&quot;计算机随机漫步包含的所有点&quot;&quot;&quot;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#不断漫步，直到列表到达指定长度
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;while&nbsp;len(self.x_values)&lt;&nbsp;self.num_points:
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#决定前进方向以及沿这个方向前进的距离
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x_direction&nbsp;=&nbsp;choice([1,&nbsp;-1])
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x_distance&nbsp;=&nbsp;choice([0,1,2,3,4])
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;x_step&nbsp;=&nbsp;x_direction&nbsp;*&nbsp;x_distance
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;y_direction&nbsp;=choice([1,-1])
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;y_distance&nbsp;=&nbsp;choice([0,1,2,3,4])
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;y_step&nbsp;=&nbsp;y_direction&nbsp;*&nbsp;y_distance
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#拒绝原地踏步
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;x_step&nbsp;==&nbsp;0&nbsp;and&nbsp;y_step&nbsp;==&nbsp;0:
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;continue
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#计算下一个点的x和y值
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;next_x&nbsp;=&nbsp;self.x_values[-1]&nbsp;+&nbsp;x_step
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;next_y&nbsp;=&nbsp;self.y_values[-1]&nbsp;+&nbsp;y_step
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;self.x_values.append(next_x)
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;self.y_values.append(next_y)

# -*- coding: utf-8 -*-

"""

Created on Sun Oct 22 15:22:51 2017

@author: dqhpl

"""

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):

        """计算机随机漫步包含的所有点"""

        #不断漫步，直到列表到达指定长度

        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([1, -1])

            x_distance = choice([0,1,2,3,4])

            x_step = x_direction * x_distance

            y_direction =choice([1,-1])

            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)

rw_visual.py

#&nbsp;-*-&nbsp;coding:&nbsp;utf-8&nbsp;-*-
&quot;&quot;&quot;
Created&nbsp;on&nbsp;Sun&nbsp;Oct&nbsp;22&nbsp;15:42:34&nbsp;2017
@author:&nbsp;dqhpl
&quot;&quot;&quot;
import&nbsp;matplotlib.pyplot&nbsp;as&nbsp;plt
from&nbsp;random_walk&nbsp;import&nbsp;RandomWalk
#创建一个randomwalk实例，并将其包含的点都绘制出来
while&nbsp;True:
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;rw&nbsp;=&nbsp;RandomWalk()
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;rw.fill_walk()
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;point_numbers&nbsp;=&nbsp;list(range(rw.num_points))
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#plt.scatter(rw.x_values,&nbsp;rw.y_values,&nbsp;c=point_numbers,&nbsp;cmap=plt.cm.Reds,
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#edgecolor&nbsp;=&nbsp;&#39;none&#39;,s=3)
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;plt.plot(rw.x_values,&nbsp;rw.y_values)
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#突出起点和终点
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;#plt.scatter(0,0,&nbsp;c=&#39;green&#39;,&nbsp;edgecolors=None,&nbsp;s=10)
&nbsp;&nbsp;&nbsp;#plt.scatter(rw.x_values[-1],rw.y_values[-1],&nbsp;c=&#39;red&#39;,&nbsp;edgecolor=None,s=10)
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#隐藏坐标轴
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;#plt.show()
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;plt.savefig(&#39;randomwalk.png&#39;,&nbsp;bbox_inches&nbsp;=&nbsp;&#39;tight&#39;)
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;keep_running&nbsp;=&nbsp;input(&quot;Make&nbsp;another&nbsp;walk?(y/n)\n&quot;)
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;keep_running&nbsp;==&nbsp;&#39;n&#39;:
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;break