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Python学习-使用matplotlib画动态多图

2024-08-03 08:02:56   220人阅读

近期经常使用matplotlib进行数学函数图的绘制，但是如何使用matplotlib绘制动态图，以及绘制动态多图，直到今天才学会。

1.参考文字 

首先感谢几篇文字的作者，帮我学会了如何绘制，大家也可以参考他们的文字。

  1. http://blog.csdn.net/rumswell/article/details/11731003：文字作者给出了数个示例的源码，但是没有很详细的讲解，源码面前无秘密，自己看吧。
  2. http://mytrix.me/2013/08/matplotlib-animation-tutorial/：这位作者的讲解很详细，主要讲了matplotlib官方示例，大家可以参阅。
  3. http://blog.yangyu.me/2014/08/06/matplotlib-graphing-series/：这位作者，给出了不同的示例，而且非常详细，告诉了大家如何一步步学习Matplotlib绘图
  4. http://sebug.net/paper/books/scipydoc/matplotlib_intro.html#id4：用Python做科学计算，很好很详实的书。

2.程序源码

先贴出程序源码，在一步步做解释。

<span style="font-family:SimSun;font-size:10px;">import numpy as np   
from matplotlib import pyplot as plt   
from matplotlib import animation   
  
# first set up the figure, the axis, and the plot element we want to animate   
fig = plt.figure() 
ax1 = fig.add_subplot(2,1,1,xlim=(0, 2), ylim=(-4, 4))
ax2 = fig.add_subplot(2,1,2,xlim=(0, 2), ylim=(-4, 4))
line, = ax1.plot([], [], lw=2)  
line2, = ax2.plot([], [], lw=2)  
def init():  
    line.set_data([], [])  
    line2.set_data([], [])  
    return line,line2

# animation function.  this is called sequentially   
def animate(i):

    x = np.linspace(0, 2, 100)   
    y = np.sin(2 * np.pi * (x - 0.01 * i))  
    line.set_data(x, y)      


    x2 = np.linspace(0, 2, 100)   
    y2 = np.cos(2 * np.pi * (x2 - 0.01 * i))* np.sin(2 * np.pi * (x - 0.01 * i))  
    line2.set_data(x2, y2)   
    return line,line2

anim1=animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,  frames=50, interval=10)  
plt.show()  </span>

3.解释

现在就来解释下，这个程序我究竟干了啥

3.1建立子图、空白线

fig = plt.figure() 
ax1 = fig.add_subplot(2,1,1,xlim=(0, 2), ylim=(-4, 4))
ax2 = fig.add_subplot(2,1,2,xlim=(0, 2), ylim=(-4, 4))
line, = ax1.plot([], [], lw=2)  
line2, = ax2.plot([], [], lw=2)
在上面的程序可以看到，先建立了一个figure对象，之后fig.add_subplot(2,1,1,xlim=(0, 2), ylim=(-4, 4))就是建立子图，关于子图的概念和做法，大家可以参阅下文字【4】“用Python做科学计算”关于子图的介绍。

3.2创建动画发生时调用的函数

Init()是我们的动画在在创建动画基础框架(base frame)时调用的函数。这里我们们用一个非常简单的对line什么都不做的函数。这个函数一定要返回line对象，这个很重要，因为这样就能告诉动画之后要更新的内容，也就是动作的内容是line。--来自（http://mytrix.me/2013/08/matplotlib-animation-tutorial/）
上面的这段话，解释了Init()这个函数是干嘛的，因为我的程序比较特殊，希望能够在一张图中显示两个子图，如图3.1。所以我必须在两个坐标轴ax1和ax2中创建两个空白的线line,line2且在Init（）中返回这两个Line。


图3.1

def init():  
    line.set_data([], [])  
    line2.set_data([], [])  
    return line,line2

3.3动画函数

接下来你需要一个动画函数，在这个动画函数中修改你的图，同样的我需要一张图中显示两个东西，所以在动画函数中，我更新了两个图，且返回了line和line2
def animate(i):

    x = np.linspace(0, 2, 100)   
    y = np.sin(2 * np.pi * (x - 0.01 * i))  
    line.set_data(x, y)      


    x2 = np.linspace(0, 2, 100)   
    y2 = np.cos(2 * np.pi * (x2 - 0.01 * i))* np.sin(2 * np.pi * (x - 0.01 * i))  
    line2.set_data(x2, y2)   
    return line,line2

3.4显示动画

最后你需要用如下的两个语句来显示动画，这里有个注意的地方，需要调整interval参数（这个参数指明了时间间隔）的大小，不然会出现如图3.2一样的情况（当你使用了,blit=True这个选项）。
同时（http://mytrix.me/2013/08/matplotlib-animation-tutorial/）给我们说明了几个参数的作用，我在不在复述：

这个对象需要持续存在，所有我们要将它赋给一个变量，我们选择了一个100帧的动画（译者注：你上边的代码还是200帧，怎么到这儿就变成100帧了……，另外，这里也不一定一定要是个数字，可以是个generator 或iterable，详见API说明）并且帧与帧之间间隔20ms，blit是一个非常重要的关键字，它告诉动画只重绘修改的部分，结合上面保存的时间， blit=true会使动画显示得会非常非常快。


图3.2

anim1=animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,  frames=50, interval=10)  
plt.show()

3.5结束

上面的工作解释完了，来看看成果。程序写的不好，我也是才初学，希望看到博客的人，能多多给我指教，不胜感激。



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