Jalan tidak begitu acak

Question

Saya keluar untuk jalan-jalan yang sangat lama, dan saya bosan, jadi saya memutuskan untuk berjalan dengan cara matematis.

Gambar pertama menunjukkan 500 langkah pertama, dan gambar kedua adalah jalur saya setelah 50000 langkah. Warnanya sebagian besar untuk tujuan visualisasi.

Jalur saya tidak acak, jadi bagaimana saya memilih jalur saya? Tolong beri tahu saya jika Anda membutuhkan petunjuk.

Answer 1

Sepertinya Anda mulai

menggambar titik untuk $n=0$ pada 10)

lalu

proses untuk berjalan 'ke timur' (dalam arah x positif) dan menggambar titik untuk masing-masing $n$

dan

berbelok ke kiri 90 ° saat $n$ adalah bilangan prima.

Answer 2

Glorfindel menyelesaikan ini dalam beberapa menit, tetapi untuk hiburan Anda, saya ingin menunjukkan "solusi" sebagai skrip Python. Unduh file bilangan prima darihttps://primes.utm.edu/lists/small/millions/

Perhatikan bahwa kode dapat dioptimalkan. Itu memperbarui angka untuk 1 juta langkah dalam waktu sekitar satu menit di pc saya.

(maaf, tidak dapat membungkus kode dengan tag spoiler)

# -*- coding: utf-8 -*-
import os

#Use seperate window for plot (when run from Spyder)
if any('SPYDER' in name for name in os.environ):
    from IPython import get_ipython
    get_ipython().run_line_magic('matplotlib', 'qt')

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def fib(n):
    #iterator for Fibonacci sequence
    a, b = 1, 1
    for _ in range(n):
        yield a
        a, b = b, a + b
        
def annot(plist, index, ymax):
   x=plist[index][1]
   y=plist[index][2]
   p=plist[index][0]        
   plt.annotate(str(p),xy=(x,y),xytext=(x+10,y+ymax//10), 
             arrowprops=dict(arrowstyle= '->', color='blue',lw=0.5)  ) 

def readPrimes():
    # read prime  number sequence from file
    #fileName = 'primes-to-100k.txt' ## from https://www.mathsisfun.com/numbers/prime-number-lists.html
    fileName = 'primes1.txt' ## from https://primes.utm.edu/lists/small/millions/
    with open(fileName) as f:
        #skip header
        for i in range(3):
            _ =f.readline()
        strPrimes=f.read().split() 
        
        return np.array([int(p) for p in strPrimes])
    return None


def sequenceSnake(N=1000, D=4, sequence =None):
    if sequence is None:
        primes=np.array(readPrimes())
        sequence=primes
    
    def isInSequence(n):
       index=np.searchsorted(sequence,n)
       return n==sequence[index]
    
    def getCoords4(pos, dir):
       x=pos[0]
       y=pos[1]
       if dir==0:
          return x+1,y
       if dir==1:
          return x,y+1
       if dir==2:
          return x-1,y
       if dir==3:
         return x,y-1
    
    def getCoords8(pos, dir):
       x=pos[0]
       y=pos[1]
       if dir==0:
          return x+1,y
       if dir==1:
          return x+1,y+1
       if dir==2:
          return x,y+1
       if dir==3:
          return x-1,y+1
       if dir==4:
          return x-1,y
       if dir==5:
          return x-1,y-1
       if dir==6:
          return x,y-1
       if dir==7:
          return x+1,y-1
    
    dir=0
    x,y=(0,0)
    p=1
    
    ymax=0
    xlist=[]
    ylist=[]
    clist=[]
    plist=[]
    for i in range(0,N):
        if D==4: 
            x,y=getCoords4((x,y),dir)
        else:
            x,y=getCoords8((x,y),dir)
        if i >= sequence[-1]:
           print("warning: out of range, i="+str(i))
           break
        if isInSequence(i):
           p=i
           plist.append((p,x,y))
           dir=(dir+1)%D
        #print(i, dir)
        if np.abs(y)>ymax:
           ymax=np.abs(y)
        clist.append(p)
        xlist.append(x)
        ylist.append(y)
        
    return xlist, ylist, clist,plist,ymax


#
showAnnotate=False    
showFirstAndLastPrime=True
drawLine=False
n=10000
seqType=0
seq=None # default is prime number sequence.

#different sequences to test
if seqType==1:
    #fibonacci sequence
    seq=np.array(list(fib(1000)))
elif seqType==2:
    #square sequence
    seq=np.arange(1000)**2
elif seqType==3:
    #cumulative random sequence
    seq=np.random.randint(10, size=10000)
    seq=np.cumsum(seq)

    
xlist, ylist, clist,plist, ymax = sequenceSnake(N=n, D=4, sequence=seq)

if drawLine:
    plt.plot(xlist,ylist, 'k-')

plt.scatter(xlist, ylist,  marker='.', c=clist, cmap=plt.cm.prism)
#

if showAnnotate:
   for i,item in enumerate(plist):
       if i%100== 0:
           annot(plist,i, ymax)
        
        
if showFirstAndLastPrime: 
    annot(plist,0, ymax)
    annot(plist,-1, ymax)
      

plt.show()
          

Dan gambar sekitar 1 juta langkah ...

Edit: Untuk bersenang-senang, juga gambar dengan arah: E, NE, N, NW, W, SW, S, SE alih-alih hanya E, N, W, S