数据可视化入门篇----使用Pygal模拟掷骰子

孤寒者 发表于 2021/09/27 09:37:21 2021/09/27
【摘要】 使用python可视化包Pygal来生成可缩放的矢量图形文件。对于需要在尺寸不同的屏幕上显示的图表,这狠有用,因为它们将自动缩放,以适合观看者的屏幕。如果你打算以在线方式使用图表,请考虑使用Pygal来生成它们,因为这样它们在任何设备上显示时都很美观。 1.使用Pygal模拟掷骰子对掷骰子的结果进行分析。掷6面的常规骰子时,可能出现的结果为1~6点,且出现每种结果的可能性相同。然而,如果同时...

使用python可视化包Pygal来生成可缩放的矢量图形文件。对于需要在尺寸不同的屏幕上显示的图表,这狠有用,因为它们将自动缩放,以适合观看者的屏幕。如果你打算以在线方式使用图表,请考虑使用Pygal来生成它们,因为这样它们在任何设备上显示时都很美观。

1.使用Pygal模拟掷骰子

对掷骰子的结果进行分析。掷6面的常规骰子时,可能出现的结果为1~6点,且出现每种结果的可能性相同。然而,如果同时掷两个骰子,某些点数出现的可能性将比其他点数大。为确定哪些点数出现的可能性最大,我们将生成一个表示掷骰子结果的数据集,并根据结果绘制出一个图形。

(1)Pygal画廊

在这里插入图片描述

(2)创建Die类

此类模拟掷一个骰子:

from random import randint
class Die():
    '''创建一个骰子的类'''

    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)

(3)掷骰子

通过观察运行结果,发现无异常!

from random import randint
class Die():
    '''创建一个骰子的类'''

    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)

#创建一个D6
die = Die()

#掷几次骰子,并将结果存储在一个列表中
results = []                # 列表解析表达式代替:results = [die.roll() for roll_num in range(1000)]
for roll_num in range(1000):
    result = die.roll()
    results.append(result)

print(results)

在这里插入图片描述

(4)分析结果

为分析掷一个六面骰子的结果,我们计算每个点数出现的次数:

from random import randint
class Die():
    '''创建一个骰子的类'''

    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)

#创建一个D6
die = Die()

#掷几次骰子,并将结果存储在一个列表中
results = []                # 列表解析表达式代替:results = [die.roll() for roll_num in range(1000)]
for roll_num in range(1000):
    result = die.roll()
    results.append(result)

#分析结果
frequencies = []      # 列表解析表达式代替:frequencies = [results.count(value) for value in range(1, die.num_sides+1)]
for value in range(1,die.num_sides+1):
    frequency = results.count(value)        #计算在1000次掷骰子结果中各个面数出现的次数。
    frequencies.append(frequency)

print(frequencies)

在这里插入图片描述

(5)绘制直方图

直方图是一种条形图,指出了各种结果出现的频率!

import pygal

from random import randint
class Die():
    '''创建一个骰子的类'''

    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)

#创建一个D6
die = Die()

#掷几次骰子,并将结果存储在一个列表中
results = []                # 列表解析表达式代替:results = [die.roll() for roll_num in range(1000)]
for roll_num in range(1000):
    result = die.roll()
    results.append(result)

#分析结果
frequencies = []      # 列表解析表达式代替:frequencies = [results.count(value) for value in range(1, die.num_sides+1)]
for value in range(1,die.num_sides+1):
    frequency = results.count(value)        #计算在1000次掷骰子结果中各个面数出现的次数。
    frequencies.append(frequency)

#对结果进行可视化,即绘制直方图
hist = pygal.Bar()

hist.title = "Results of rolling one D6 1000 times."        # 用于标识直方图的字符串
hist.x_labels = ['1','2','3','4','5','6']                   # x轴的标签
hist.x_title = "Result"                                     # x轴标题
hist.y_title = "Frequency of Result"                        # y轴标题

# 使用add()将一系列值添加到图表中(向它传递要给添加的值指定的标签,还有一个包含将出现在图标中的值的列表)
hist.add('D6',frequencies)
# 将图表渲染为一个SVG文件,这种文件的拓展名必须为.svg
hist.render_to_file('一个骰子.svg')

在这里插入图片描述

(6)同时掷两个骰子

每次掷两个都为6面的骰子时,都将两个骰子的点数相加,并将结果存储在results中:

import pygal

from random import randint
class Die():
    '''创建一个骰子的类'''

    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)

#创建两个骰子
die_1 = Die()
die_2 = Die()

#掷骰子多次,并将结果存储到一个列表中
results = []            # 列表解析表达式代替:results = [die_1.roll() + die_2.roll() for roll_num in range(1000)]
for roll_num in range(1000):
    result = die_1.roll() + die_2.roll()
    results.append(result)

#分析结果
frequencies = []      #列表解析表达式代替:frequencies = [results.count(value) for value in range(2, max_result+1)]
max_result = die_1.num_sides + die_2.num_sides         #列表解析表达式里有个max_result
for value in range(2,max_result+1):
    frequency = results.count(value)
    frequencies.append(frequency)

#可视化结果
hist = pygal.Bar()

hist.title = "Results of rolling two D6 dice 1000 times."
hist.x_labels = ['2','3','4','5','6','7','8','9','10','11','12']
hist._x_title = "Result"
hist._y_title = "Frequency of Result"

hist.add('D6 + D6',frequencies)
hist.render_to_file('俩骰子.svg')

此图表显示了掷两个6面骰子时得到的大致结果。如你所见:总点数为2或12的可能性最小,而总点数为7的可能性最大。原因显而易见。

在这里插入图片描述

(7)同时掷两个面数不同的骰子

下面创建一个6面骰子和一个10面骰子,看看同时掷这俩骰子50000次的结果如何:

import pygal

from random import randint
class Die():
    '''创建一个骰子的类'''

    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)

#创建一个D6和一个D10
die_1 = Die()
die_2 = Die(10)

#掷骰子多次,并将结果存储在一个列表中
results = []
for roll_num in range(50000):
    result = die_1.roll() + die_2.roll()
    results.append(result)

#分析结果
frequencies = []
max_result = die_1.num_sides + die_2.num_sides
for value in range(2,max_result+1):
    frequency = results.count(value)
    frequencies.append(frequency)

#可视化结果
hist = pygal.Bar()

hist.title = "Results of rolling a D6 and a D10 50000 times."
hist.x_labels = ['2','3','4','5','6','7','8','9','10','11','12','13','14','15','16']
hist._x_title = "Result"
hist.y_title = "Frequency of Result"

hist.add('D6 + D10',frequencies)
hist.render_to_file('俩不一样的骰子.svg')

观图可知:可能性最大的点数不是一个,而是5个,这是因为导致出现最小点数和最大点数的组合都只有一种(1和1以及6和10),但面数较小的骰子限制了得到中间点数的组合数:得到总点数7,8,9,,1和11的组合数都是六种。因此,这些总点数是最常见的结果,它们出现的可能性相同!
在这里插入图片描述


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