在 Python/Matplotlib 中动画“增长”线图

Posted 2023-02-23

【中文标题】在 Python/Matplotlib 中动画“增长”线图

【英文标题】：Animating "growing" line plot in Python/Matplotlib

【发布时间】：2015-03-20 09:35:59

【问题描述】：

我想制作一组可用于为生长线图制作动画的帧。过去，我一直使用 plt.draw() 和 set_ydata() 来重新绘制随时间变化的 y 数据。这一次，我想画一条“增长”的线，随着时间在图表上移动。因此， set_ydata 不起作用（xdata 正在改变长度）。例如，

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

plt.figure()
for n in range(len(x)):
    plt.plot(x[:n], y[:n], color='k')
    plt.axis([0, 10, 0, 1])
    plt.savefig('Frame%03d.png' %n)

虽然这可行，但随着规模的扩大，它会变得非常缓慢。有没有更快的方法来做到这一点？

【问题讨论】：

您是否有示例（链接）指向您想要重新创建的图形？ Python中有一堆动画包可以使用。

@MylesBaker 以下是它的外观示例（对于上面的代码）：media.giphy.com/media/3xz2BD48KS3fOGzAJ2/giphy.gif

是否要在公开更多数据时更新图表限制？ （即重绘图表）？或者您的域和范围是否已知？

域和范围是已知的。最好我想设置图形、轴和标签，然后只更新数据。如果可以只添加最新的数据点并将它们连接起来，那也很好，例如 plot(x[n-1,n], y[n-1,n], color='k')。

你知道matplotlib的animation.Animate吗？它还可以保存电影。

【参考方案1】：

几点说明：

首先，事情变得越来越慢的原因是您在同一位置绘制越来越多的重叠线。

一个快速的解决方法是每次清除情节：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

plt.figure()
for n in range(len(x)):
    plt.cla()
    plt.plot(x[:n], y[:n], color='k')
    plt.axis([0, 10, 0, 1])
    plt.savefig('Frame%03d.png' %n)

不过，最好同时更新 x 和 y 数据：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y, color='k')

for n in range(len(x)):
    line.set_data(x[:n], y[:n])
    ax.axis([0, 10, 0, 1])
    fig.canvas.draw()
    fig.savefig('Frame%03d.png' %n)

如果您想使用动画模块（旁注：blit=True 可能无法在某些后端（例如 OSX）上正常工作，所以如果您有问题，请尝试blit=False）：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation

x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y, color='k')

def update(num, x, y, line):
    line.set_data(x[:num], y[:num])
    line.axes.axis([0, 10, 0, 1])
    return line,

ani = animation.FuncAnimation(fig, update, len(x), fargs=[x, y, line],
                              interval=25, blit=True)
ani.save('test.gif')
plt.show()

【讨论】：

set_data 解决方案非常优雅。希望我能投票 10 次。

如果保存为视频而不是 .gif 则 ani.save('test.mp4', writer='ffmpeg', codec='h264') 应该替换最后一行。如果您想找出可用的编解码器，请在终端中运行ffmpeg -codec。鉴于您想使用 ffmpeg 作为编写器。

收到此错误 `ValueError: Invalid file object: <_io.bufferedreader name="8">

@JoeKington - 这可能是一个愚蠢的问题，但我能问一下你的num arg 来自哪里吗？ (def update(num, x, y, line))。我没有在fargs=[x, y, line] 中看到它。谢谢！

@Joe 你能在行前加一个点吗？我正在 3d 中绘制线条形状，我想使用每个列表的最后一个元素 x[-1], y[-1], z[-1]>

将头部放在线条的前面>