数据分析师Python练习: 模拟弹道轨迹

以下是数据分析师Python的一个小练习，希望这个小练习可以对正在学习数据分析的同学有所帮助。也可以让在职的数据分析师有所启发。

数学建模要用导数知识：

感谢英国大神牛顿和德国大神莱布尼茨的导数求最值方法，当导弹的瞬时速度为0时，导弹高度达到最高值（峰值），看不懂的可以去补补微积分知识，高中课本就能看懂。

Python导入math模块，表示飞行时间t_flight：

t_flight = 2*u*math.sin(theta_radians)/g

这是代码运行的界面

运行后可以观察弹道数据，设置不同发射速度和角度可以得到不同结果。

生成的动态图：

生成动态图需要导入matplotlib模块。

说明此语句意思animation.FuncAnimation(fig,update,generate,interval=5)

animation.FuncAnimation函数用于生成动态图片。fig是生成的图表对象，generate函数生成数据后传递给update函数更新，这样数据不断更新，图形也不停变化。

interval表示时间间隔，设置的值越小，运动速度越快。

代码运行平台：

Canopy python 2.7，Windows32位系统

代码汇总

源代码添加详细注解，方便各位朋友阅读理解

# -*- coding: utf-8 -*-

'''

Animate the trajectory of an object inprojectile motion

'''

#seaborn增强背景效果

import seaborn

from matplotlib import pyplot as plt

from matplotlib import animation

from matplotlib.font_manager importFontProperties

import math

g = 9.8

fig = plt.figure()

ax= fig.add_subplot(111)

ax.set_aspect('equal')

#中文字体路径 设置

font=FontProperties(fname=r"c:\windows\fonts\simsun.ttc",size=14)

#获取一个列表，有205个间隔数据，每个数据间隔0.005

def get_intervals(u, theta):

   intervals = []

   start = 0

   interval = 0.005

   while start < t_flight:

       intervals.append(start)

       start = start + interval

   return intervals

   

   

#更新时间间隔参数，从而不断改变圆的圆心坐标位置，让其移动  

def update(t):

    x= u*math.cos(theta_radians)*t

    y= u*math.sin(theta_radians)*t - 0.5*g*t*t

   circle.center = x, y

   return circle,

      

#产生时间间隔参数，（从0,0.005,0.01一直到1.02 ）依次传递给updata函数   

def generate():

   for t in intervals:

       yield t        

      

def Print():

   print u"初始速度（米/秒）:",u

   print u"发射角度（度）",theta

   print u"飞行总时间（秒）",t_flight

   print u"飞行距离（米）",xmax

#初始参数，u为初始速度，theta为发射角度

u = 30

theta =60

#返回一个角度的弧度值

theta_radians = math.radians(theta)

'''

Out[65]: 0.5235987755982988

'''

#导弹飞行总时间，运用导数知识可以求得公式

t_flight = 2*u*math.sin(theta_radians)/g

intervals = get_intervals(u, theta_radians)

'''

[0,

0.005,

0.01,

0.015,

0.02,

0.025,

0.10500000000000002,

0.11000000000000003,

0.11500000000000003,

.......

0.9900000000000008,

0.9950000000000008,

1.0000000000000007,

1.0050000000000006,

1.0100000000000005,

1.0150000000000003,

len(intervals)

Out[67]: 205

'''

xmin = 0

#x横轴最大距离

xmax =u*math.cos(theta_radians)*intervals[-1]

ymin = 0

t_max = u*math.sin(theta_radians)/g

#y横轴最大距离

#ymax = u*math.sin(theta)*t_max - 0.5*g*t_max**2

ymax =xmax

#设置坐标轴的x,y取值范围

ax = plt.axes(xlim=(xmin, xmax),ylim=(ymin, ymax))

#创建一个圆，圆点在（0,0），半径为0.2

circle = plt.Circle((xmin, ymin), 2)

ax.add_patch(circle)

#动画函数，让炮弹不断变化，generate产生数据传递给update更新

anim = animation.FuncAnimation(fig,update,generate,interval=5)

plt.title(u'导弹发射轨迹',fontproperties=font)

plt.xlabel(u'水平距离(米)',fontproperties=font)

plt.ylabel(u'导弹运行高度（米）',fontproperties=font)

plt.show()

#输出详细参数信息

Print()