具有时间相关参数的Matplotlib动画

Question

我是使用python的新手，我想问一个问题，我的当前代码有问题。我正在求解一个偏微分方程（空间中为1D），我想每次为给定的数值解制作一个动画，但是我不想每次都保存解的所有数组（因为这不是高效）

为简单起见，我仅向您展示微分方程的解析解。

每次尝试制作动画时，我都试图绘制一个陡峭的图，但是正如我在其他地方所读到的那样，由于plt.pause（），效率并不太高

import numpy as np
import math
from matplotlib import pyplot as plt

pi = math.pi
xmin = 0.0
xmax = 10.0
N = 100 #number of points
x = np.arange(xmin, xmax , (xmax-xmin)/N)


def solution(t):
    p = np.exp(-x**2/(4*k*t))/(np.sqrt(4.*pi*k*t))
    return p


t_final = 10.0
t_initial = 0.0
t = t_initial
dt = 0.1
k = 1.0
while t<t_final:
    t +=dt
    pp = solution(t)

    plt.ion()
    plt.xlabel('x')
    plt.ylabel('P')
    plt.plot(x, pp, 'r-',label = "t=%s" % t)
    plt.legend(loc='upper right')
    plt.draw()
    plt.pause(10**(-20))
    plt.show()
    plt.clf()

您知道如何在不保存数据的情况下重新实现我的代码以制作动画（并保存动画）吗？非常感谢你！

Answer 1

以下是使用FuncAnimation生成所需动画的方法

import numpy as np
import math
from matplotlib import pyplot as plt

pi = math.pi
xmin = 0.0
xmax = 10.0
N = 100 #number of points
x = np.arange(xmin, xmax , (xmax-xmin)/N)

t_initial = 0.0
t_final = 10.0
dt = 0.1
k = 1.0

fig, ax = plt.subplots()
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('P')
plotLine, = ax.plot(x, np.zeros(len(x))*np.NaN, 'r-')
plotTitle = ax.set_title("t=0")
ax.set_ylim(0,1.)
ax.set_xlim(xmin,xmax)


def solution(t):
    p = np.exp(-x**2/(4*k*t))/(np.sqrt(4.*pi*k*t))
    return p


def animate(t):
    pp = solution(t)
    plotLine.set_ydata(pp)
    plotTitle.set_text(f"t = {t:.1f}")
    #ax.relim() # use if autoscale desired
    #ax.autoscale()
    return [plotLine,plotTitle]



ani = animation.FuncAnimation(fig, func=animate, frames=np.arange(t_initial, t_final+dt, dt), blit=True)
plt.show()

Answer 2

此方式使用库我写，celluloid。有了它，我只有在自己的代码改动线路了一把：主要以赛璐珞稍微改变了传说创作了几个电话

import numpy as np
import math
from matplotlib import pyplot as plt
from celluloid import Camera

pi = math.pi
xmin = 0.0
xmax = 10.0
N = 100 #number of points
x = np.arange(xmin, xmax , (xmax-xmin)/N)


def solution(t):
    p = np.exp(-x**2/(4*k*t))/(np.sqrt(4.*pi*k*t))
    return p


t_final = 10.0
t_initial = 0.0
t = t_initial
dt = 0.1
k = 1.0
fig = plt.figure()
camera = Camera(fig)
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('P')
while t<t_final:
    t +=dt
    pp = solution(t)

    line = plt.plot(x, pp, 'r-')
    plt.legend(line, ['t={:.1f}'.format(t)], loc='upper right')
    camera.snap()
animation = camera.animate()
animation.save('animation.mp4')