怎么用 Python 把骰子轨迹画出来？

小象实战讲义 · Python 入门：8 个小项目边玩边学

欢迎回来！上一节我们让程序学会了同时掷两个骰子，并且能统计出每个点数出现的次数和频率。但看着一堆数字，是不是总觉得少了点什么？没错，就是不够直观！

这一节，我们要做一件特别酷的事——把骰子每次投出的点数，用一张图“画”出来。就像给骰子的每次跳跃拍照，然后把所有照片拼在一起，让你一眼就能看到它的“运动轨迹”。学完这一节，你的程序就能生成一张漂亮的散点图，直观展示两个骰子100次投掷的点数分布。

💡 核心导读

• 本节新增什么？ 引入 matplotlib 库，用散点图可视化骰子的投掷记录。
• 你会学到： 什么是数据可视化，以及如何用几行代码把列表数据变成一张图。
• 你会得到： 一张包含红、绿两种颜色散点的图表，清晰展示两个骰子各自的点数变化轨迹。

从数字到图形：认识数据可视化

我们之前用 print 打印出的结果，比如“点数7的次数：15，频率：0.15”，这叫文本输出。虽然准确，但不够直观，尤其当数据量变大时，很难一眼看出规律。

而数据可视化，就是把数据用图形（比如点、线、柱）表现出来，让我们的大脑能更快地理解和发现信息。在Python里，有一个非常强大且常用的库叫 matplotlib，它就是专门干这个的。

matplotlib 能画出各种各样的图，比如折线图、柱状图、饼图，还有我们马上要用的散点图。散点图特别适合展示一系列数据点的分布情况。

动手画第一个散点图

在画骰子轨迹之前，我们先画一个最简单的散点图热热身。假设我们有三个点，它们的坐标分别是 (1,4), (2,5), (3,6)。

# 引入绘图库
import matplotlib.pyplot as plt

# 准备数据:X坐标和Y坐标分别放在两个列表里
x_coords = [1, 2, 3]
y_coords = [4, 5, 6]

# 绘制散点图:plt.scatter(X坐标列表, Y坐标列表)
plt.scatter(x_coords, y_coords)

# 显示图形
plt.show()

运行这段代码，会弹出一个窗口，里面有三个点：(1,4), (2,5), (3,6)。plt.scatter 就像一支笔，按照你给的坐标列表，一个一个把点描在图上。

升级骰子程序：记录每一次投掷

要画出骰子的轨迹，我们需要记录下每一次投掷的结果，而不仅仅是最后的统计次数。所以，我们要在程序中增加两个“记录本”。

本节核心新增代码：在循环投掷骰子的同时，用两个空列表分别记录骰子A和骰子B每一次的点数。

import random
import matplotlib.pyplot as plt
random.seed(42)  # 固定随机种子，让示例输出可复现

def roll_dice():
    """模拟掷一次骰子，返回1到6的随机整数"""
    return random.randint(1, 6)

# 设置投掷总次数
total_times = 100

# 初始化两个空列表,用于记录每一次的点数
roll1_results = []  # 记录骰子A的点数
roll2_results = []  # 记录骰子B的点数

# 初始化一个字典,用于统计每个总点数的出现次数(2到12)
result_dict = {i: 0 for i in range(2, 13)}

# 开始模拟投掷
for i in range(total_times):
    # 投掷两个骰子
    roll1 = roll_dice()
    roll2 = roll_dice()

    # 【新增】记录本次投掷的点数
    roll1_results.append(roll1)
    roll2_results.append(roll2)

    # 计算总点数并更新统计
    total_points = roll1 + roll2
    result_dict[total_points] += 1

# 打印统计结果(和之前一样)
for points, count in result_dict.items():
    frequency = count / total_times
    print(f'点数{points}的次数：{count}，频率：{frequency:.2f}')

print("骰子A的记录：", roll1_results[:10], "...")  # 只打印前10个看看
print("骰子B的记录：", roll2_results[:10], "...")

点数2的次数：3，频率：0.03
点数3的次数：4，频率：0.04
点数4的次数：5，频率：0.05
点数5的次数：17，频率：0.17
点数6的次数：10，频率：0.10
点数7的次数：24，频率：0.24
点数8的次数：9，频率：0.09
点数9的次数：16，频率：0.16
点数10的次数：3，频率：0.03
点数11的次数：5，频率：0.05
点数12的次数：4，频率：0.04
骰子A的记录： [6, 1, 3, 2, 6, 6, 5, 5, 1, 1] ...
骰子B的记录： [1, 6, 2, 2, 1, 6, 1, 4, 1, 2] ...

（代码里固定了 random.seed(42)，所以你运行会得到和上面完全一样的结果；删掉这一行才会每次随机变化。）

看，roll1_results 和 roll2_results 就像两个流水账，把骰子A和B每一次的点数都记下来了。有了这个，我们就可以画图了！

绘制骰子轨迹散点图

现在，我们要把“流水账”变成“轨迹图”。

• X轴（横坐标）：我们用它表示“第几次投掷”，所以是 1, 2, 3, …, 100。
• Y轴（纵坐标）：就是每次投掷得到的点数，也就是 roll1_results 或 roll2_results 列表里的值。

这样，第一次投掷就在 (1, 点数) 的位置画一个点，第二次在 (2, 点数) 的位置画点……连起来就成了轨迹。

import matplotlib.pyplot as plt

# 由于每个代码块需要独立运行,我们重新构造数据
# 这里用一个固定的随机种子,确保你看到的输出和图表与讲义一致
import random
random.seed(10)  # 设置随机种子,固定随机结果

total_times = 100
roll1_results = []
roll2_results = []

for i in range(total_times):
    roll1_results.append(random.randint(1, 6))
    roll2_results.append(random.randint(1, 6))

# 生成X轴坐标:第1次,第2次,...,第100次
x_values = list(range(1, total_times + 1))

# 绘制骰子A的轨迹(红色点)
plt.scatter(x_values, roll1_results, c='red', alpha=0.5, label='骰子A')
# 绘制骰子B的轨迹(绿色点)
plt.scatter(x_values, roll2_results, c='green', alpha=0.5, label='骰子B')

plt.xlabel('投掷次数')  # 给X轴加标签
plt.ylabel('骰子点数')  # 给Y轴加标签
plt.title('模拟掷两个骰子100次的结果散点图')  # 给图表加标题
plt.legend()  # 显示图例
plt.show()

运行后，你会看到一张散点图。图中：

• 红色点代表骰子A，绿色点代表骰子B。
• 点越靠上，表示那次投掷的点数越大（比如6点）；越靠下，点数越小（比如1点）。
• 参数 alpha=0.5 设置了点的透明度。当很多点重叠在一起时，颜色会加深，这样你就能看出哪些点数区域更“密集”。

是不是一下子清晰多了？ 你可以一眼看出，在某个时间段（比如第20到40次），绿色骰子（B）的点数是不是普遍偏大？或者，两个骰子有没有连续好几次都投出相同点数的情况？这些在纯数字列表里需要费力寻找的规律，在图上几乎一目了然。

📝 动手练一练

1. 调整透明度：把上面代码中的 alpha 参数改成 1.0（完全不透明）和 0.2（非常透明），分别运行一下，观察图表有什么变化？你觉得在点非常密集的时候，用哪个透明度更好？
2. 改变颜色和形状：plt.scatter 函数还有很多参数可以玩。试着把 c='red' 改成 c='blue'，或者再加上一个参数 marker='^'（把点变成三角形）。看看图表会变成什么样？
3. 探索更多：把 total_times 从100改成500甚至1000，再运行程序。当投掷次数非常多的时候，散点图看起来像什么？点数在1-6之间的分布显得均匀吗？

import matplotlib.pyplot as plt

# 示例数据
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 1, 5, 3]

# 绘制蓝色三角形散点
plt.scatter(x, y, c='blue', marker='^', alpha=0.7, label='蓝色三角')
plt.xlabel('X轴')
plt.ylabel('Y轴')
plt.title('自定义颜色和形状的散点图')
plt.legend()
plt.show()

本章小结

恭喜！你的“模拟掷骰子”项目成功升级到了3.0版本，拥有了数据可视化的超能力。你现在不仅能让程序模拟随机事件、进行统计，还能把结果用直观的图表展示出来。

📋 行动清单

• 运行本节最终代码，亲眼看看两个骰子100次投掷的轨迹散点图。
• 尝试修改代码：改改颜色、透明度，或者把投掷次数调到1000次，观察图形的变化。
• 想一想：散点图展示了每次投掷的“轨迹”，但它能直接告诉我们“点数7出现了多少次”吗？如果不能，我们还需要什么图？

散点图很棒，但它主要展示的是“每一次”的记录。如果我们想一眼看清“每个点数总共出现了多少次”，也就是数据的分布情况，该怎么办呢？下一节，我们将请出数据统计的利器——直方图，让它来给我们一个更清晰的答案。

—— 小象教研组