科學計算庫NumPy案例：酒鬼漫步

　　通過前面對NumPy的學習，相信大家一定對NumPy這個科學計算包有了一定的了解，接下來，本節(jié)將通過酒鬼漫步的案例來介紹如何運用NumPy隨機數(shù)模塊與數(shù)據(jù)處理。

　　下面先為大家描述一下場景，在一片空曠的平地上(一個二維地面上)有一個酒鬼，他最初停留在原點的位置，這個酒鬼每走一步時，方向是不確定的，在經(jīng)過時間t之后，我們希望計算出這個酒鬼與原點的距離。

　　例如，這個酒鬼走了2000步(每步為0.5米)，向前走一步記為1，向后走一步記為-1，當計算距原點的距離時，就是將所有的步數(shù)進行累計求和。因此，使用random模塊來隨機生成2000個“擲硬幣值”(兩個結果任選一個)，具體代碼如下：

導入numpy包
import numpy as np
steps=2000
draws=np.random.randint(0, 2, size=steps)
# 當元素為1時，direction_steps為1，
# 當元素為0時，direction_steps為-1
direction_steps=np.where(draws>0, 1, -1)
# 使用cumsum()計算步數(shù)累計和
distance=direction_steps.cumsum()

　　有了步數(shù)的累計和之后，可以嘗試計算酒鬼距離原點最遠的距離，即分別調用max()與min()計算向前走與向后走的最大值，具體代碼如下。

In [141]: # 使用max()計算向前走的最遠距離
          distance.max()
Out[141]: 12
In [142]: # 使用min()計算向后走的最遠距離
          distance.min()
Out[142]: -31

　　從兩次輸出的結果中可以看出，這個酒鬼走的最遠的距離是朝后方距離原點15.5(31×0.5)米的位置。值得一提的是，由于這里使用的是隨機數(shù)，所以每次運行的結果是隨機的。

　　當酒鬼距原點的距離大于或等于15米時，如果希望計算他總共走了多少步，則可以使用數(shù)學方程“|x×0.5|≥15”完成，其中x表示步數(shù)。要想計算一個數(shù)的絕對值，則需要調用abs()函數(shù)實現(xiàn)，不過該函數(shù)返回的是一個布爾數(shù)組，即不滿足條件的值均為False，滿足條件的值均為True。為了從滿足條件的結果中返回最大值的索引，則還需要通過調用argmax()方法來實現(xiàn)，具體代碼如下。

In [143]: # 15米換算成步數(shù)
          steps=15/0.5
          (np.abs(distance)>=steps).argmax()
Out[143]: 877

　　從計算結果可以看出，當酒鬼走到877步時，此時距離原點的長度是大于或等于15米的。