场景编程集锦 - 吉米的总统梦想

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了场景编程集锦 - 吉米的总统梦想相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1. 场景描述

  吉米是太平洋岛国一个贫苦家庭的孩子,他的梦想就是当总统,引领国家走向富强之路。

  开学的第一堂课上,老师用白色的粉笔在黑板上写下了“我的梦想”,同学们都陷入了思考。大卫的梦想是当一名科学家,用奇思妙想改变世界,探索人类未知的秘密;杰克的梦想是当一名妙手回春的医生,用高超的医术解除病人的痛苦;迪娜的梦想是当一名歌手,让自己的歌声传遍世界的每一个角落;吉米的梦想是当总统,刚说到这里,教室里就传来一阵又一阵的嘲笑声,因为吉米的父亲是一个农民,吉米家连温饱都无法保障,他想当总统,简直就是痴人说梦。在走出校园的那一年,吉米接替了父亲当上了农民。吉米能够吃苦耐劳,在地里一呆就是30多年,他研发出了很多能让农作物产量成倍提升的方法,55岁的吉米拥有了自己的绿色生态农业公司。吉米的公司座落在城市最繁华的地段,生意越做越大,吉米成了全国知名的企业家,与此同时他还热心公益,回报社会。吉米70岁那年,他的绿色生态农业公司成功上市了。望着窗外的摩天大厦,口中反复念叨着他儿时的梦想,在那个物质极度匮乏的年代许下的愿望,半个多世纪过去了都一直未曾改变。73岁的吉米决定参加总统选举,最终因为身体原因不得不中途退出竞选。在他弥留之际,他告诉儿子小吉米:我从小的梦想就是当总统,引领国家走向富强之路。现在我倒在了追求梦想的路上,此生无悔!十年之后,小吉米也参加了总统竞选,最后吉米以压倒性优势战胜其他竞选人,成功当选新一届总统。

  吉米父子的故事给我们的启迪:在实现梦想的道路上都会遭遇无尽的荆棘,只要坚持梦想,在追梦的路上不断前行,终能创造奇迹,梦想成真。 下面我们将根据以上场景,模拟总统大选的投票和选票统计的过程。


2. 编程思路

  为了模拟投票和计票过程,我们需要解决以下几个关键问题:

2.1 参选人

  使用字典candidates存放参选人信息,字典的键是参选人编号,字典的值是参选人姓名。内容如下: candidates = 1: jimmy, 2: jenifer, 3: peter, 4: linda, 5: roger 这个字典描述了5位参选人。1号参选人是jimmy,2号参选人是jenifer,3号参选人是peter,以此类推。

2.2 选票

  我们使用列表votes来存放选票,这个列表中的每个元素代表一张选票,它是一个整数,对应参选人字典candidates中的参选人编号。例如: votes = [1,5,3,1,1] 表示列表votes中存放了5张选票,对照字典candidates找出映射关系,我们可以得出结论: jimmy : 3 张选票 roger : 1 张选票 peter : 1 张选票

2.3 模拟生成选票

  编写函数make_votes(voter_num, candidate_num),模拟生成选票。其中参数voter_num代表投票人数,candidate_num代表参选人数;返回值是一个存放选票的列表votes。其内容为如下样式: votes = [1, 3, 5, 2, 1, 4, 4, 1]

2.4 统计选票

  编写函数count_votes(votes),实现选票统计功能。参数votes是一个列表,存放所有参选人的选票。返回值是字典candidate_votes,诸如以下内容: candidate_votes = 1:3, 3:1, 5:1, 2:1, 4:2 代表如下含义: jimmy : 3 张选票; peter : 1 张选票; roger : 1 张选票; jenifer : 1 张选票; linda : 2 张选票。

2.5 统计结果可视化

  编写函数:visualize(index, value, color),绘制选票统计直方图。其输入参数index为参选人姓名列表,value 是选票数列表,而color则是绘图中使用的颜色列表。


3. 代码实现

"""
elect.py : 吉米的总统梦想
"""
import random
from sys import argv, exit
from matplotlib import pyplot as plt

candidates = 1: jimmy, 2: jenifer, 3: peter, 4: linda, 5: roger  # 参选人字典
color_lst = [aquamarine, dodgerblue, indianred, darkorange, seagreen]  # 颜色列表

def make_votes(voter_num, candidate_num):
""" 
功能:模拟生成选票 
参数:
voter_num : 投票人数
candidate_num : 参选人数
返回:
votes :选票列表
"""
votes = []
    for i in range(voter_num):  # ①
    vote = random.randint(1, candidate_num)  # ②
    votes.append(vote)   # ③

return votes

def count_votes(votes):
""" 
功能:按参选人统计选票
参数:
votes :选票池列表
返回:
candidate_votes : 包含参选人编号及选票数的字典
"""
    candidate_votes = 
    for vote in votes:  # ④
        if vote in candidate_votes:  # ⑤
            candidate_votes[vote] += 1
        else:
            candidate_votes[vote] = 1

    return candidate_votes

def visualize(index, value, color):
    """ 
功能:选票数据可视化,绘制直方图
参数:
index : 参选人列表
value : 参选人所得选票数的列表
color : 绘图使用的颜色列表
"""
fig_mgr = plt.get_current_fig_manager()
    fig_mgr.set_window_title("Counting-Votes")

    plt.xlabel(Candidates, color=red)
    plt.ylabel(Votes, color=red)
    plt.bar(index, value, width=0.7, color=color)
    plt.title(Counting - Votes, color=red)

    data = zip(index, value)  # ⑥
for x, y in data:  # ⑦
        plt.text(x, y, y, ha=center, va=bottom)
    plt.show()

def main():
    if len(argv) != 2:
        print(Usage: elect.py voter_number)
        exit(1)
    voters = int(argv[1])  

votes = make_votes(voters, len(candidates))  # ⑧
    candidate_votes = count_votes(votes)  # ⑨

    index = [candidates[k] for k in candidate_votes]
    value = candidate_votes.values()
    visualize(index, value, color_lst)  # ⑩

if __name__ == __main__: 
    main()

程序主要语句说明如下: 语句①按照投票人数,生成选票。每个投票人只能投一票,并且只能投给1名参选人; 语句②随机生成1张选票,使用一个整数表示,其含义是参选人编号; 语句③将1张选票添加到选票列表votes中,我们可以把votes理解为选票池; 语句④通过循环语句,对选票池中的每一张进行分类统计; 语句⑤按参选人编号分类,统计累加所得选票数; 语句⑥生成可迭代变量data,其中每个元素是包含参选人姓名和得票数的元组,诸如以下内容: [ (jimmy, 26), (roger, 20), (jenifer, 18), (peter, 13), (linda, 23) ] 语句⑦完成在直方图的立柱打印选票数; 语句⑧调用make_votes()创建选票池,参数分别是投票人数和参选人数; 语句⑨调用count_votes()统计选票,输入参数是选票池votes列表; 语句⑩调用函数visualize()实现选票可视化展现,它是通过调用第三方绘图库matplotlib实现的。


4. 运行效果

4.1 运行环境

  由于数据可视化部分使用了第三方绘图库:matplotlib,所以在程序运行之前,我们需要在Python环境中进行手动安装,可在Windows命令行窗口中执行以下命令即可: D:>pip install matplotlib 如果安装速度慢,可以指定安装源。执行以下命令,将完成快速安装: D:>pip install matplotlib -i http://pypi.douban.com/simple --trusted-host pypi.douban.com

4.2 程序执行

D:\\cases\\吉米的总统梦想>python elect.py 100 代表有100人参加选举投票,程序执行结果如下图所示: 在以上图表中:横轴代表候选人,纵轴代表候选人所获得的选票数。

  如果你对本案例的免费视频讲解有兴趣,可在百度中搜索:寰银学堂,观看项目开发实践 -“选票统计可视化”。

4.3 压力测试

  如果需要统计百万、千万、甚至是上亿量级的选票,执行本程序会导致电脑系统宕机崩溃吗?需要什么样配置的电脑可以完成此项任务?笔记本电脑是否可以胜任呢?   我们强烈鼓励读者进行以上压力测试,或许这样的测试将会颠覆一些传统固有的思维定式,增长全新的见识。

4.4 优化建议

  到目前为此,elect.py程序模块的代码量超过60多行,为方便日后的代码维护和代码重用,我们可以把函数make_votes(), count_votes()和函数visualize()的程序代码从模块elect.py中剥离出来,形成新的子模块可取名为votes.py,并在主模块elect.py中使用语句from votes import *,这样你就可以使用子模块中的函数了。关于具体的实现方法在此不再赘述。  

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