數字黑洞：python-matplotlib來實現可視化

1 說明

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1.1 2020年諾貝爾生物理學獎獲得者：

英國科學家羅傑·彭羅斯（Roger Penrose），因他發現黑洞的形成是廣義相對論的一個預言；

德國科學家萊因哈德·根澤爾（Reinhard Genzel）&

美國女科學家安德烈亞·蓋茲（Andrea Ghez），因他們發現銀河系中心的超大質量緻密天體。

1.2 數字黑洞與python-matplotlib可視化

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1.2.1 數字黑洞：

無論怎樣數值，在規定的處理法則下，最終都將得到固定的一個值，再也跳不出去了，

就像宇宙中的黑洞可以將任何物質，以及運行速度最快的光牢牢吸住，不使它們逃脫一樣。

1.2.2 看似無聊，但是數學是宇宙中一切的基礎。

1.2.3 一個有意思的數字遊戲，即：輸入一個非0的自然數，

若為奇數則*3-1；若是偶數則/2，並且得到的自然數繼續進行這樣的運算，到1則停止

（會導致最後五個數值都是：1回落）特點在於：

不論輸入什麼自然數（0除外），最終的結果都是1，就像黑洞一樣,無論什麼數字都無法逃脫。

1.2.4 python-matplotlib可視化來看看效果：

pic1：n=2341（完整版）

pic2：n=2341（後10個數回落）

pic3：n=481359246（完整版）

pic4：n=481359246（後十位數值）

規律：最後10個數值：13-40-20-10-5-16-8-4-2-1

pic5：輸入n為個位數1~6的情況

2 matplotlib代碼

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2.1 基礎代碼1：

來自這篇文章

https://blog.csdn.net/suoper/article/details/80896324?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-4.add_param_isCf&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-4.add_param_isCf

def black(number): if number>1: if number%2==0: number=number/2 else: number=number*3+1 return numberprint('---You can input 0 to stop program---')while True: n=int(input('----please input a number which you want to show:')) if n==0: print('----math black hole program have been stopped----') break while n>1: n=black(n) print(n)

2.2 完整版matplotlib可視化代碼2：

#導入模塊可視化用import matplotlib.pyplot as plt#定一個空列表，存放數值num_data=[]#數字黑洞函數def black(number): if number>1: if number%2==0: number=number/2 else: number=number*3+1 return number#定義主函數def main(): n=int(input('請輸入非0任意整數:')) plt.title('輸入的數字是：'+str(n)) while n>1: n=black(n) num_data.append(n) #產生x坐標的升序列表 x=[i for i in range(len(num_data))] #y坐標軸數值來自數字黑洞數值 y=num_data #作圖line但有點 plt.plot(x,y,marker='o') plt.show()main()

2.3 後10位數字黑洞數值的可視化代碼3：

#導出模塊import matplotlib.pyplot as plt#定義空列表存放數字黑洞的數值num_data=[]#數字黑洞函數def black(number): if number>1: if number%2==0: number=number/2 else: number=number*3+1 return number#主函數def main(): n=int(input('請輸入非0任意整數:')) plt.title('輸入的數字是：'+str(n)) while n>1: n=black(n) num_data.append(n) #取10個數：0~9坐標x坐標軸坐標值 x=[i for i in range(10)] #從數字黑洞num_data中切片，取值該列表的後10位作為y坐標值 y=num_data[(len(num_data)-10):len(num_data):1] plt.plot(x,y,'r',marker='o') #數值標註 for xy in zip(x, y): plt.annotate("(%s,%s)" % xy, xy=xy, xytext=(-20, 10), textcoords='offset points') plt.show()main()

3 當然數字黑洞還有很多，上面只是其中一個方法，最終回落1，就像宇宙中的黑洞存在。