分形图形一般都有自相似性,这就是说如果将分形图形的局部不断放大并进行观察,将发现精细的结构,如果再放大,就会再度出现更精细的结构,可谓层出不穷,永无止境。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 蕨类植物叶子的迭代函数和其概率值
eq1 = np.array([[0, 0, 0], [0, 0.16, 0]])
p1 = 0.01
eq2 = np.array([[0.2, -0.26, 0], [0.23, 0.22, 1.6]])
p2 = 0.07
eq3 = np.array([[-0.15, 0.28, 0], [0.26, 0.24, 0.44]])
p3 = 0.07
eq4 = np.array([[0.85, 0.04, 0], [-0.04, 0.85, 1.6]])
p4 = 0.85
def ifs(p, eq, init, n):
"""
进行函数迭代
p: 每个函数的选择概率列表
eq: 迭代函数列表
init: 迭代初始点
n: 迭代次数
返回值:每次迭代所得的X坐标数组, Y坐标数组, 计算所用的函数下标
"""
# 迭代向量的初始化
pos = np.ones(3, dtype=np.float)
pos[:2] = init
# 通过函数概率,计算函数的选择序列
p = np.add.accumulate(p)
rands = np.random.rand(n)
select = np.ones(n, dtype=np.int) * (n - 1)
for i, x in enumerate(p[::-1]):
select[rands < x] = len(p) - i - 1
# 结果的初始化
result = np.zeros((n, 2), dtype=np.float)
c = np.zeros(n, dtype=np.float)
for i in range(n):
eqidx = select[i] # 所选的函数下标
tmp = np.dot(eq[eqidx], pos) # 进行迭代
pos[:2] = tmp # 更新迭代向量
# 保存结果
result[i] = tmp
c[i] = eqidx
return result[:, 0], result[:, 1], c
x, y, c = ifs([p1, p2, p3, p4], [eq1, eq2, eq3, eq4], [0, 0], 1000000)
plt.figure(figsize=(6, 6))
plt.subplot(121)
plt.scatter(x, y, s=1, c="g", marker="s", linewidths=0)
plt.axis("equal")
plt.axis("off")
plt.subplot(122)
plt.scatter(x, y, s=1, c=c, marker="s", linewidths=0)
plt.axis("equal")
plt.axis("off")
plt.subplots_adjust(left=0, right=1, bottom=0, top=1, wspace=0, hspace=0)
plt.gcf().patch.set_facecolor("silver")
plt.show()