使用matplotlib使用colorbar对散点图进行动画处理

Question

我花费了大量时间尝试动画散点图，其中标记的颜色由数字定义。

下面是我的尝试，是哪种工作，但并非按计划进行：

• 在每个动画步骤之后，都应删除旧的点。取而代之的是，将新点简单地添加到已在绘图中的点上。
• 还应在每个步骤根据值更新颜色条（就像时间文本一样）。

但是，无论我做什么，都会生成一个空白图表。在动画散布方面，这真的是我能用python做的最好的事情吗？

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

time_steps = 50
N_nodes = 100

positions = []
solutions = []
for i in range(time_steps):
    positions.append(np.random.rand(2, N_nodes))
    solutions.append(np.random.random(N_nodes))

fig = plt.figure()
marker_size = 1
ax = fig.add_subplot(111, aspect='equal', autoscale_on=False, xlim=(0, 1), ylim=(0, 1))
time_text = ax.text(0.02, 0.95, '', transform=ax.transAxes)

def init():
    """ Initialize animation. """
    scat = ax.scatter(positions[0][0], positions[0][1], s = marker_size, c = solutions[0], cmap = "RdBu_r", marker = ".", edgecolor = None)
    fig.colorbar(scat)
    time_text.set_text('Time step = %d' % 0)

    return scat, time_text

def animate(i):
    """ Perform animation step. """
    scat = ax.scatter(positions[i][0], positions[i][1], s = marker_size, c = solutions[i], cmap = "RdBu_r", marker = ".", edgecolor = None)
    time_text.set_text('Time step = %d' % i)

    return scat, time_text

plt.xlabel('x [m]')
plt.ylabel('y [m]')
plt.grid(b=None)
plt.show()
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=100, blit=True, repeat=True, init_func=init)

ani.save('animation.gif', writer='imagemagick', fps = 8)

Answer 1

我不确定您是否从帖子中指出了这一点，但是我无法按原样运行您的代码。但是，我认为主要问题与您提到的第一点有关：“ 在每个动画步骤之后，都应删除旧的点。”。在绘制动画时，您确实需要对此进行明确说明。当前，您的代码正在为同一scatter重复创建Axes。就像您要在动画之外执行此操作一样，这将导致多组数据相互绘制。

我已经看到人们执行此操作的两种主要方式：使用绘图的某些set_...方法来更新数据（见here for scatter plots或here in general）每次迭代或清除Axes或Figure以便绘制新数据。我发现后者更容易/更通用（如果比较懒惰）。这是您的示例这样做的一种方法：

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

time_steps = 50
N_nodes = 100

positions = []
solutions = []
for i in range(time_steps):
    positions.append(np.random.rand(2, N_nodes))
    solutions.append(np.random.random(N_nodes))

fig, ax = plt.subplots()
marker_size = 5 #upped this to make points more visible

def animate(i):
    """ Perform animation step. """
    #important - the figure is cleared and new axes are added
    fig.clear()
    ax = fig.add_subplot(111, aspect='equal', autoscale_on=False, xlim=(0, 1), ylim=(0, 1))
    #the new axes must be re-formatted
    ax.set_xlim(0,1)
    ax.set_ylim(0,1)
    # and the elements for this frame are added
    ax.text(0.02, 0.95, 'Time step = %d' % i, transform=ax.transAxes)
    s = ax.scatter(positions[i][0], positions[i][1], s = marker_size, c = solutions[i], cmap = "RdBu_r", marker = ".", edgecolor = None)
    fig.colorbar(s)

plt.xlabel('x [m]')
plt.ylabel('y [m]')
plt.grid(b=None)
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=100, frames=range(time_steps))

ani.save('animation.gif', writer='pillow')

产生以下GIF：

我使用fig.clear()清除每帧colorbar；否则，将吸引许多人。这意味着您每次都必须重新添加Axes和格式。在其他情况下，可以使用ax.clear()并节省add_subplot的步骤。