Python графика для начинающих

Практика: графические примитивы

На этом занятии вы будете рисовать графические объекты на языке Python.

Благодаря Джону Зелле у нас есть вспомогательная библиотека графики ( graphics.py ), с помощью которой мы будем отображать примитивные объекты на экране.

Установка и подключение библиотеки

Нужно скачать файл и положить в ту (именно в ту) директорию, где вы собираетесь далее писать свои программы.

Чтобы импортировать возможности библиотеки graphics в вашей программе нужно вставить:

Теперь все объекты этой библиотеки будут вызываться через точку: gr.КакойНибудьОбъект() .

Обзор команд модуля graphics

Графическое окно — это место, где будут размещаться графические примитивы:

# подключение библиотеки под синонимом gr import graphics as gr # Инициализация окна с названием "Russian game" и размером 100х100 пикселей window = gr.GraphWin("Russian game", 100, 100) # Закрытие окна после завершения работы с графикой window.close() 

Создание графических примитивов:

# Создание круга с радиусом 10 и координатами центра (50, 50) my_circle = gr.Circle(gr.Point(50, 50), 10) # Создание отрезка с концами в точках (2, 4) и (4, 8) my_line = gr.Line(gr.Point(2, 4), gr.Point(4, 8)) # Создание прямоугольника у которого диагональ — отрезок с концами в точках (2, 4) и (4, 8) my_rectangle = gr.Rectangle(gr.Point(2, 4), gr.Point(4, 8)) 

Отрисовка примитива в графическом окне производится отдельной командой:

# Отрисовка примитивов в окне window my_circle.draw(window) my_line.draw(window) my_rectangle.draw(window) 

Скрипт выполнится крайне быстро и мы не успеем увидеть результаты нашего труда. Чтобы это исправить, стоит поставить выполнение скрипта на паузу:

# Ожидание нажатия кнопки мыши по окну. window.getMouse() # После того как мы выполнили все нужные операции, окно следует закрыть. window.close() 

Пример программы

import graphics as gr window = gr.GraphWin("Jenkslex and Ganzz project", 400, 400) face = gr.Circle(gr.Point(200, 200), 100) face.setFill('yellow') eye1 = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 20) eye2 = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 15) eye1_center = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 8) eye2_center = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 7) eye1.setFill('red') eye2.setFill('red') eye1_center.setFill('black') eye2_center.setFill('black') eyebrow1 = gr.Line(gr.Point(100, 120), gr.Point(180, 170)) eyebrow2 = gr.Line(gr.Point(220, 170), gr.Point(300, 140)) eyebrow1.setWidth(10) eyebrow2.setWidth(10) eyebrow1.setOutline('black') eyebrow2.setOutline('black') mouth = gr.Line(gr.Point(150, 260), gr.Point(250, 260)) mouth.setWidth(20) mouth.setOutline('black') face.draw(window) eye1.draw(window) eye2.draw(window) eye1_center.draw(window) eye2_center.draw(window) eyebrow1.draw(window) eyebrow2.draw(window) mouth.draw(window) window.getMouse() window.close() 

Скопируйте код в среду разработки, запустите и посмотрите на результат.

Документация

Для выполнения данной работы линий, прямоугольников и кругов вполне достаточно. Но если вы хотите узнать еще больше команд, то загляните в документацию библиотеки graphics.

Бесструктурное программирование

Самостоятельное задание №1. Пейзаж

Используя полученные знания, нарисуйте любую статическую сцену, которая содержит не менее 5 различных объектов, состоящих из пяти и более примитивов. Проявите свою творческую натуру, но не занимайтесь этим более 30 минут, ведь вашу сцену можно улучшать вечно, а наша задача немного в другом. Примером сцены может являться следующая картинка:

Сделайте это задание и дождитесь дальнейших указаний преподавателя.

Cтруктурное программирование

В предыдущем упражнении вы должны были почувствовать что такое «ковыряться в коде». Очень сложно охватить всю программу сразу, вместить её в сознание.

Пока объем вашего кода не достигает 100 строк, вы ещё можете ориентироваться в нём. Как только цифра возрастет на порядок, вы потеряетесь даже в своей собственной программе.

Теперь давайте изменим нашу программу так, чтобы она была разделена на логические независимые куски кода — функции.

Приведем пример простой программы, чтобы показать, как работают функции.

# Определение функции def say_hello(): # Тело функции print('Say hello to my little friend!') # Вызов функции say_hello() 

Обратите внимание, что все входящие в тело функции операции должны быть с отступом в четыре пробела. А также на тот факт, что без вызова функции все операции, которые прописаны в теле функции, выполнены не будут.

Функции — мощный инструмент. Они позволяют организовать программу так, чтобы было удобно работать с её отдельными фрагментами по очереди. Идея в том, чтобы разделить наш код на независимые друг от друга по смыслу куски и каждому дать имя.

Именование функций

Выбор имён для функций — очень важная творческая часть работы программиста. Имя должно отражать содержание того, что делает функция.

Пример структурного программирования

import graphics as gr window = gr.GraphWin("Jenkslex and Ganzz project", 400, 400) def draw_left_eye(): eye = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 20) pupil = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 10) eye.setFill('red') pupil.setFill('black') eye.draw(window) pupil.draw(window) def draw_right_eye(): eye = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 14) pupil = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 7) eye.setFill('red') pupil.setFill('black') eye.draw(window) pupil.draw(window) def draw_eyebrows(): eyebrow1 = gr.Line(gr.Point(100, 120), gr.Point(180, 170)) eyebrow2 = gr.Line(gr.Point(220, 170), gr.Point(300, 120)) eyebrow1.setWidth(10) eyebrow2.setWidth(10) eyebrow1.setOutline('black') eyebrow2.setOutline('black') eyebrow1.draw(window) eyebrow2.draw(window) def draw_face(): face = gr.Circle(gr.Point(200, 200), 100) face.setFill('yellow') face.draw(window) def draw_mouth(): mouth = gr.Line(gr.Point(150, 260), gr.Point(250, 260)) mouth.setWidth(20) mouth.setOutline('black') mouth.draw(window) def draw_angry_lecturer(): draw_face() draw_right_eye() draw_right_eye() draw_eyebrows() draw_mouth() draw_angry_lecturer() window.getMouse() window.close() 

Как видите, функциональность программы не изменилась, но если вы увидете ее в первый раз, вы разберетесь с ней гораздо быстрее, чем если бы вы разбирались с первоначальным примером, написанным без использования функций.

Самостоятельное задание №2

Измените вашу сцену так, чтобы обьекты были нарисованы на пейзаже в других местах. Добавьте ещё два таких же облака, но так, чтобы все три облака выглядели естественно, не выстроившись в линейку.

Функции с параметрами

А теперь представьте, что в предыдущей самостоятельной работе вас попросили сделать не две копии, а сто?

Наивным решением будет написать сто почти одинаковых функций с измененными цифрами, но если мы вдруг внезапно захотим во всех этих обьектах убрать какой-либо примитив — нам придется залезть в каждую такую функцию и изменить соответствующие строчки. Такой подход нежизнеспособен.

Рациональным выходом из подобной ситуации будет являться использование функций с параметрами. В физике положение обьекта мы задавали с помощью координат, почему бы такой подход не распространить и на графические обьекты?

В примере, где демонстрируется рисование смайлика, у нас есть два глаза, код отрисовки которых почти ничем не отличается, кроме использования трех чисел: положения в пространстве и размер.

Продемонстрируем, как этот код можно оптимизировать.

def draw_eye(x, y, size): eye = gr.Circle(gr.Point(x, y), size) pupil = gr.Circle(gr.Point(x, y), size/2) eye.setFill('red') pupil.setFill('black') eye.draw(window) pupil.draw(window) def draw_angry_lecturer(): draw_face() draw_eye(150, 180, 20) draw_eye(250, 180, 14) draw_eyebrows() draw_mouth() 

Как видите теперь, если мы хотим изменить конструкцию обоих глаз одновременно, нам достаточно изменить код в одном месте, и это изменение распространиться на все обьекты, которые отрисовываются данной функцией.

Самостоятельное задание №3

Используя функции с параметрами оптимизируйте свой код, который отрисовывал два обьекта из предыдущего задания.

Если при разработке вы встречаетесь с ситуацией, когда в коде присутствуют две последовательности действий, которые отличаются совсем немного — лучше обощить их и написать одну общую функцию с параметрами, которая в зависимости от входных данных, будет решать разные задачи.

Это одна из самых важных вещей в программировании — разделять программу на модульные абстракции. Это не просто и на эту тему написано достаточно много книг, однако первый шаг в этом направлении вы уже сделали. По возможности старайтесь находить элегантные решения. Это поможет вам сэкономить уйму времени в будущем.

Сайт построен с использованием Pelican. За основу оформления взята тема от Smashing Magazine. Исходные тексты программ, приведённые на этом сайте, распространяются под лицензией GPLv3, все остальные материалы сайта распространяются под лицензией CC-BY-SA.

Источник

Как строить красивые графики на Python с Seaborn

Визуализация данных — это метод, который позволяет специалистам по анализу данных преобразовывать сырые данные в диаграммы и графики, которые несут ценную информацию. Диаграммы уменьшают сложность данных и делают более понятными для любого пользователя.

Есть множество инструментов для визуализации данных, таких как Tableau, Power BI, ChartBlocks и других, которые являются no-code инструментами. Они очень мощные, и у каждого своя аудитория. Однако для работы с сырыми данными, требующими обработки, а также в качестве песочницы, Python подойдет лучше всего.

Несмотря на то, что этот путь сложнее и требует умения программировать, Python позволит вам провести любые манипуляции, преобразования и визуализировать ваши данные. Он идеально подходит для специалистов по анализу данных.

Python — лучший инструмент для data science и этому много причин, но самая важная — это его экосистема библиотек. Для работы с данными в Python есть много замечательных библиотек, таких как numpy , pandas , matplotlib , tensorflow .

Matplotlib , вероятно, самая известная библиотека для построения графиков, которая доступна в Python и других языках программирования, таких как R. Именно ее уровень кастомизации и удобства в использовании ставит ее на первое место. Однако с некоторыми действиями и кастомизациями во время ее использования бывает справиться нелегко.

Разработчики создали новую библиотеку на основе matplotlib , которая называется seaborn . Seaborn такая же мощная, как и matplotlib , но в то же время предоставляет большую абстракцию для упрощения графиков и привносит некоторые уникальные функции.

В этой статье мы сосредоточимся на том, как работать с seaborn для создания первоклассных графиков. Если хотите, можете создать новый проект и повторить все шаги или просто обратиться к моему руководству по seaborn на GitHub.

Что такое Seaborn?

Seaborn — это библиотека для создания статистических графиков на Python. Она основывается на matplotlib и тесно взаимодействует со структурами данных pandas.

Архитектура Seaborn позволяет вам быстро изучить и понять свои данные. Seaborn захватывает целые фреймы данных или массивы, в которых содержатся все ваши данные, и выполняет все внутренние функции, нужные для семантического маппинга и статистической агрегации для преобразования данных в информативные графики.

Она абстрагирует сложность, позволяя вам проектировать графики в соответствии с вашими нуждами.

Установка Seaborn

Установить seaborn так же просто, как и любую другую библиотеку, для этого вам понадобится ваш любимый менеджер пакетов Python. Во время установки seaborn библиотека установит все зависимости, включая matplotlib , pandas , numpy и scipy .

Давайте уже установим seaborn и, конечно же, также пакет notebook , чтобы получить доступ к песочнице с данными.

pipenv install seaborn notebook

Помимо этого, перед началом работы давайте импортируем несколько модулей.

import seaborn as sns import pandas as pd import numpy as np import matplotlib

Строим первые графики

Перед тем, как мы начнем строить графики, нам нужны данные. Прелесть seaborn в том, что он работает непосредственно с объектами dataframe из pandas , что делает ее очень удобной. Более того, библиотека поставляется с некоторыми встроенными наборами данных, которые можно использовать прямо из кода, и не загружать файлы вручную.

Давайте посмотрим, как это работает на наборе данных о рейсах самолетов.

flights_data = sns.load_dataset("flights") flights_data.head()

Источник