Python利用随机函数生成变化图形详解
时间：2022-11-05 12:22:32 | 栏目：Python代码 | 点击：次
鉴于上一篇中最后三个问题：
1、上述程序是否能进行优化（比如功能相同的）
2、创建三个3个实例，用了3个语句，能否建一个函数，只输入一个数n，就自动创建n个实例？同时，每个实例的num_times随机，(n比较大时，num_times应该比较小)
3、当实现上述功能后，程序运行，只输入一个参数（创建实例的个数），就会自动生成对应的num_times，并分别调用相关函数生成对应图表。
可以，在类Rand_moving()中计算每一步的方向和移动位置时，都用到了一个乘法公式，
x_direction = choice([1,-1]) #x的移动方向，1向上，0不变，-1向下
x_distance = choice([0,1,2,3,4,5]) #x的每次移动的像素，
x_step = x_direction*x_distance #移动方向乘以移动距离，以确定沿x移动的距离
y_direction = choice([1,-1]) #y的移动方向，1向上，0不变，-1向下
y_distance = choice([0,1,2,3,4,5]) #y的每次移动的像素，
y_step = y_direction*y_distance #移动方向乘以移动距离，以确定沿y移动的距离
因此可以整理出一个计算方法，可以直接调用，至于2，3很明显，也是可以完成的。
第一步，将乘法公式提出来单独形成一个作用于自身的方法，代码如下：
def get_step(self,direction,distance):
return distance*direction
def fill_moving(self):
while len(self.x_values)<self.num_times:#循环不断运行，直到漫步包含所需数量的点num_times
x_step = self.get_step(choice([1,-1]),choice([0,1,2,3,4,5])) #直接调用get_step方法，使代码更加简洁
y_step = self.get_step(choice([1,-1]),choice([0,1,2,3,4,5]))
完成第1问，代码变得更加简洁明了。
第2、3个问题：
1）要能生成实例个数n，且还有对应的移动次数num_times，可考虑用字典，即实例个数为key，对应移动次数num_times为键值,当输入2时，如 caselist={’1‘:'150000'，’2‘:'250000'}
2）读取字典每个项目，将对应的key和value传递给由Rand_moving类创建的实例，key的个数即为需要创建实例的个数，对应的value值为移动次数。
3）输入数字，即为字典key的个数，存入字典，同时利用随机函数生成一个num_times保存到对应的value中。
完成思路：
1，重新定义一个类 New_case() 作用：接收一个数据，并根据这个数据自动生成一个字典，
class New_case():
#定义New_case类
def __init__(self,numbers): #定义要创建的实例个数
self.numbers=numbers
self.caselist={} #定义一个空的caselist字典
self.case = 0
while self.case < self.numbers: #当变量case小于给定值时，
self.case += 1
times = choice([100000,150000,200000,250000])#随机选择一个移动次数
self.caselist[self.case] = times #将value与key对应
2、需要循环读取字典的key和value,并将value传递给类Rand_moving，随后再运行fill_moving()生成数据并保存到列表，随即用plt.scatter()进行绘图
for key,value in self.caselist.items(): #字典不为空
colorkey=str(key) # 将字典关键字转为字符串存到变量colorkey中
examplecase = Rand_moving(int(value)) #创建实例，将对应的value值传递类Rand_moving
examplecase.fill_moving() #调用类Rand_moving中的方法fill_moving()计算移动相关数据并保存到列表中
plt.figure(dpi=128,figsize=(12, 10)) #创建画面屏幕
plt.scatter(examplecase.x_values,examplecase.y_values,c=self.colors[colorkey],s=15)
plt.show()
上篇中的代码 c=y_values, cmap=plt.cm.Reds为什么这里不再用，是因为这里循环的时候一直出现红色Reds，为了对比，创建了一新字典colors{}，将生成的个数与颜色相对应。所以上述代码中修改为 c=self.colors[colorkey]
类New_case() 全部代码如下：
import matplotlib.pyplot as plt
from rand_moving import *
class New_case():
#定义New_case类
def __init__(self,numbers): #定义要创建的实例个数
self.numbers=numbers
self.caselist={} #定义一个空的cases列表
self.case = 0 #定义一个case变量
self.colors={'1':'red','2':'orange','3':'yellow','4':'green','5':'blue','6':'puple'}#创建了一新字典colors{}，将生成的个数与颜色相对应
while self.case < self.numbers: #小于给定实例个数时
self.case += 1
times = choice([100000,150000,200000,250000]) #随机生成一个移动次数
self.caselist[self.case] = times #将变量case作为key, times作为value保存到字典中
def case_moving(self): #重新定义一个方法，即访问字典所有项
for key,value in self.caselist.items(): #字典不为空
colorkey=str(key) # 将字典关键字转为字符串存到变量colorkey中
examplecase = Rand_moving(int(value)) #创建实例，将对应的value值传递类Rand_moving
examplecase.fill_moving() #调用类Rand_moving中的方法fill_moving()计算移动相关数据并保存到列表中
plt.figure(dpi=128,figsize=(12, 10)) #创建画面屏幕
plt.scatter(examplecase.x_values,examplecase.y_values,c=self.colors[colorkey],s=15)#注意调用了上述新字典的颜色
plt.show()
3、主程序
主程序中有一个交互，需要输入一个数据，然后调用相关相关类创建实例（慢慢成调包侠了！^v^）
import matplotlib.pyplot as plt
from rand_moving import *
from new_case import *
print("Please enter the number：") #交互，请输入一个数，模拟运行，不需要太大的数据。
n = input() #将输入的数据保存到变量n中，注意所有输入均为字符串，
testcase = New_case(int(n)) #将n转为整型数据，创建实例个数
testcase.case_moving()
实际运行效果，输入4，生成4个数据图形（为展示较全，原图已缩小）：
self.colors={'1':'red','2':'orange','3':'yellow','4':'green','5':'blue','6':'puple'} 注意：图的颜色分别与colors字典中对应。
当然如果觉得数轴很碍眼，那就在类类New_case() 中的plt.figure()之后加上
plt.axes().get_xaxis().set_visible(False) plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)