【Python 3.7】分子运动:修改 rw_visual.py,将其中的 plt.scatter() 替换为 plt.plot() 。为 模拟花粉在水滴表面的运动路径

本文介绍如何使用Python的matplotlib和自定义随机漫步类,修改rw_visual.py文件,将散点图改为路径图,以模拟花粉在水滴表面的运动轨迹。通过调整点数和线宽,展示了一个更直观的分子运动模拟。

【Python 3.7】}分子运动:修改 rw_visual.py,将其中的 plt.scatter() 替换为 plt.plot() 。为 模拟花粉在水滴表面的运动路径,向 plt.plot() 传递 rw.x_values 和 rw.y_values ,并指定实参值 linewidth 。使用 5000个点而不是 50 000个点。

其中random_walk.py文件中的程序为:

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):
        """计算随机漫步包含的所有点"""

        # 不断漫步,直到列表达到指定的长度
        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中程序修改为:

import matplotlib.pyplot as plt
from random_walk import RandomWalk
# 创建一个RandomWalk实例,并将其包含的点都绘制出来
while True:
    # 创建一个RandomWalk实例,并将其包含的点都绘制出来
    rw = RandomWalk(5000)
    rw.fill_walk()
    point_numbers = list(range(rw.num_points))
    plt.plot(rw.x_values, rw.y_values, linewidth=1)
    # 隐藏坐标轴
    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

输出结果为:
在这里插入图片描述

当输出开关 关闭时,出现以下故障,请给予解决; C:\Work_ZF\Python_test\MF42CSV_Some.py:118: UserWarning: Tight layout not applied. The left and right margins cannot be made large enough to accommodate all Axes decorations. plt.tight_layout() C:\Software_personal\PyCharm 2025.1.1.1\plugins\python-ce\helpers\pycharm_matplotlib_backend\backend_interagg.py:82: UserWarning: Glyph 25991 (\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-6587}) missing from font(s) DejaVu Sans. FigureCanvasAgg.draw(self) C:\Software_personal\PyCharm 2025.1.1.1\plugins\python-ce\helpers\pycharm_matplotlib_backend\backend_interagg.py:82: UserWarning: Glyph 20214 (\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-4EF6}) missing from font(s) DejaVu Sans. FigureCanvasAgg.draw(self) C:\Software_personal\PyCharm 2025.1.1.1\plugins\python-ce\helpers\pycharm_matplotlib_backend\backend_interagg.py:82: UserWarning: Glyph 21517 (\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-540D}) missing from font(s) DejaVu Sans. FigureCanvasAgg.draw(self) C:\Software_personal\PyCharm 2025.1.1.1\plugins\python-ce\helpers\pycharm_matplotlib_backend\backend_interagg.py:85: UserWarning: Glyph 25991 (\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-6587}) missing from font(s) DejaVu Sans. self.print_png(buf) C:\Software_personal\PyCharm 2025.1.1.1\plugins\python-ce\helpers\pycharm_matplotlib_backend\backend_interagg.py:85: UserWarning: Glyph 20214 (\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-4EF6}) missing from font(s) DejaVu Sans. self.print_png(buf) C:\Software_personal\PyCharm 2025.1.1.1\plugins\python-ce\helpers\pycharm_matplotlib_backend\backend_interagg.py:85: UserWarning: Glyph 21517 (\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-540D}) missing from font(s) DejaVu Sans. self.print_png(buf)
最新发布
05-23
以下是针对您提到的两个问题的解决方案及代码调整: --- ### 问题 1:`plt.tight_layout()` 警告 **警告信息**: ``` C:\Work_ZF\Python_test\MF42CSV_Some.py:118: UserWarning: Tight layout not applied. The left and right margins cannot be made large enough to accommodate all Axes decorations. plt.tight_layout() ``` **原因分析**: - `plt.tight_layout()` 的作用是自动调整子图参数,以防止标签、标题等装饰内容被裁剪或重叠。 - 如果图表的内容过于复杂(例如文件名过长或标签过多),可能导致布局无法正确调整。 **解决方案**: 1. **减少文件名长度**:将文件名缩短为更简洁的形式(如去掉路径或仅保留文件名)。 2. **手动调整布局**:使用 `plt.subplots_adjust()` 手动设置图表的边距。 3. **旋转 X 轴标签**:通过 `plt.xticks(rotation=90)` 旋转文件名标签,避免重叠。 以下是修改后的代码片段: ```python def plot_signals_by_filename(df, signal_names): """绘制最后一帧模式下的信号图""" for y_signal in signal_names: if y_signal != &#39;time&#39;: for z_signal in signal_names: if z_signal != &#39;time&#39; and z_signal != y_signal: fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection=&#39;3d&#39;) # 简化文件名显示 df[&#39;简短文件名&#39;] = [os.path.basename(name) for name in df[&#39;文件名&#39;]] ax.bar(df[&#39;简短文件名&#39;], df[y_signal], zs=df[z_signal], zdir=&#39;y&#39;) ax.set_xlabel(&#39;文件名&#39;) ax.set_ylabel(z_signal) ax.set_zlabel(y_signal) # 调整 X 轴标签角度 plt.xticks(rotation=90) # 手动调整布局 plt.subplots_adjust(bottom=0.2, left=0.1, right=0.9, top=0.9) plt.tight_layout() plt.show() ``` --- ### 问题 2:字体缺失警告 **警告信息**: ``` C:\Software_personal\PyCharm 2025.1.1.1\plugins\python-ce\helpers\pycharm_matplotlib_backend\backend_interagg.py:82: UserWarning: Glyph 25991 (\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-6587}) missing from font(s) DejaVu Sans. ``` **原因分析**: - 默认的 Matplotlib 字体(DejaVu Sans)不支持某些中文字符(如 `\N{CJK UNIFIED IDEOGRAPH-6587}`)。 - 当尝试渲染这些字符时,Matplotlib 会发出警告。 **解决方案**: 1. **更换支持中文的字体**:使用 `matplotlib.font_manager.FontProperties` 指定支持中文的字体(如 SimHei 或 Noto Sans CJK)。 2. **全局设置字体**:通过 `matplotlib.rcParams` 修改默认字体。 以下是修改后的代码片段: ```python import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib import rcParams # 设置支持中文的字体 rcParams[&#39;font.sans-serif&#39;] = [&#39;SimHei&#39;] # 使用黑体 rcParams[&#39;axes.unicode_minus&#39;] = False # 解决负号 &#39;-&#39; 显示异常的问题 def plot_signals_by_time(df, signal_names): """绘制触发模式下的信号图""" for x_signal in signal_names: if x_signal != &#39;time&#39;: for y_signal in signal_names: if y_signal != &#39;time&#39; and y_signal != x_signal: plt.figure() plt.scatter(df[x_signal], df[y_signal]) plt.xlabel(x_signal) plt.ylabel(y_signal) plt.title(f"{x_signal} vs {y_signal}") plt.show() def plot_signals_by_filename(df, signal_names): """绘制最后一帧模式下的信号图""" for y_signal in signal_names: if y_signal != &#39;time&#39;: for z_signal in signal_names: if z_signal != &#39;time&#39; and z_signal != y_signal: fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection=&#39;3d&#39;) df[&#39;简短文件名&#39;] = [os.path.basename(name) for name in df[&#39;文件名&#39;]] ax.bar(df[&#39;简短文件名&#39;], df[y_signal], zs=df[z_signal], zdir=&#39;y&#39;) ax.set_xlabel(&#39;文件名&#39;) ax.set_ylabel(z_signal) ax.set_zlabel(y_signal) plt.xticks(rotation=90) plt.subplots_adjust(bottom=0.2, left=0.1, right=0.9, top=0.9) plt.tight_layout() plt.show() ``` --- ### 上述代码解释 1. **解决 `tight_layout` 警告**: - 使用 `plt.subplots_adjust()` 手动调整图表边距。 - 通过 `plt.xticks(rotation=90)` 旋转 X 轴标签,避免文件名过长导致重叠。 2. **解决字体缺失警告**: - 使用 `matplotlib.rcParams` 设置支持中文的字体(如 SimHei)。 - 确保所有中文字符都能正确显示。 --- ###
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