如何基于Python Matplotlib实现网格动画-6ren

如何基于Python Matplotlib实现网格动画

转载作者：qq735679552 更新时间：2022-09-29 22:32:09

CFSDN坚持开源创造价值，我们致力于搭建一个资源共享平台，让每一个IT人在这里找到属于你的精彩世界.

这篇CFSDN的博客文章如何基于Python Matplotlib实现网格动画由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

—1— 。

如果你对本文的代码感兴趣，可以去 Github （文末提供）里查看。第一次运行的时候会报一个错误（还没找到解决办法），不过只要再运行一次就正常了.

这篇文章虽然不是篇典型的数据科学类文章，不过它涉及到数据科学以及商业智能的应用。Python 的 Matplotlib 是最常用的图表绘制以及数据可视化库。我们对折线图、柱状图以及热力图都比较熟悉，但你知道用 Matplotlib 还能做简单的动画吗?

下面就是用 Matplotlib 制作动画的例子。展示的是 John Conway 的《The Game of Life》，这是一个 Metis（数据科学夏令营）中的编程挑战题目，同时给了我一个机会来制作我的第一个 Python 动画。看看结果的动图:

如何基于Python Matplotlib实现网格动画

这篇文章的重点还是主要放在 python 中如何用 Matploylib 制作动画.

但如果你不太熟悉模拟游戏的话（它更像是可以看的模拟动画，而非可以玩的游戏），我来给大家介绍一下规则:

一开始先设置一个 N×N 的网格（我的动画中用的是 50×50 ）；
接着随机地向格子中填充“小细胞”（一开始随机地从 2500 个格子中选取 1500 个进行填充）；
如果邻居小细胞少于等于 1 个，那格子中的小细胞会死掉；
如果邻居大于等于 4 个的也会死掉；
只有 2 个或 3 个邻居时可以生存；
空的格子中如果正好有 3 个邻居，则会长出 1 个新的“小细胞”；

—2— 。

建立网格。

我们首先导入所需的库.

 
    ? 
   
         import 
         time 
        
         from 
         IPython  
         import 
         display 
        
         import 
         matplotlib.pyplot as plt 
        
         import 
         matplotlib.animation as animation

我们会利用Matploylib 动画模块中的 FuncAnimation() 函数。 FuncAnimation()是通过多次调用一个函数并逐次更新图片来实现让图片动起来的。我们来一步步地实现这个过程.

但首先，我们需要先初始化我们的网格。下面的几行代码用来存储我们输入的数据:

我们需要一个 50×50 大小的网格；
pad 变量可以使得计算邻居变得更容易。通过在边界外添加一层空白格子，我们就不需要额外再写一个逻辑来处理网格的边界。因此我们 50×50 的网格其实是被一圈空白格子包围着，这使得实际的 numpy 序列的大小为 52×52；
initial_cels 变量表示在网格启动的时候我们想要多少“小细胞”。他们会被随机地分布在网格上。

 
    ? 
   
         # Input variables for the board 
        
         boardsize  
         = 
         50    
         # board will be X by X where X = boardsize 
        
         pad  
         = 
         2        
         # padded border, do not change this! 
        
         initial_cells  
         = 
         1500 
         # this number of initial cells will be placed 
        
         # in randomly generated positions

接下来我们随机地生成一系列“小细胞”的初始坐标（上面我们选择了 1500 个）。把这些坐标存储在 pos_list 变量中.

 
    ? 
   
         # Get a list of random coordinates so that we can initialize 
        
         # board with randomly placed organisms 
        
         pos_list  
         = 
         [] 
        
         for 
         i  
         in 
         range 
         (initial_cells): 
        
         pos_list.append([random.randint( 
         1 
         , boardsize), 
        
         random.randint( 
         1 
         , boardsize)])

然后我们是时候该初始化网格了。我们会用一组叫 my_board 的 numpy 序列来代表我们的网格——我们先生成一个 52×52 数值为 0 的矩阵序列作为开始（比 50×50 大是由于增加了空白边缘），然后调用 init_board() 函数来根据 pos_list 中的坐标把“小细胞”填充到网格中。辅助函数的具体细节我不再展开讲了，不过我把他们都整理到我的 Github 上了.

 
    ? 
   
         # Initialize the board 
        
         my_board  
         = 
         np.zeros((boardsize 
         + 
         pad, boardsize 
         + 
         pad)) 
        
         my_board  
         = 
         init_board(pos_list, my_board)

—3— 。

制作网格动画。

这是我们最期待的部分——动画！首先，我们需要完善一些配置。下面的几行代码用来生成展示我们动画的 mtplotlib 图框.

 
    ? 
   
         # Required line for plotting the animation 
        
         % 
         matplotlib notebook 
        
         # Initialize the plot of the board that will be used for animation 
        
         fig  
         = 
         plt.gcf()

接下来制作我们的第一帧。 mtplotlib 中的 imshow() 函数可以接收一组 numpy 矩阵然后返回一张图片。很酷吧！。

 
    ? 
   
         # Show first image - which is the initial board 
        
         im  
         = 
         plt.imshow(my_board) 
        
         plt.show()

传入 imshow() 的变量是我们的初始的网格 my_board。生成的图片长这样:

如何基于Python Matplotlib实现网格动画

现在我们需要写一个可以给 FuncAnimation() 调用的辅助函数。 animate() 函数接受一帧画面作为输入充当计数器。这个画面计数器就是 FuncAnimation() 和 animate() 函数沟通的桥梁——在每一个时间点（也就是每一帧），它都会调用一次 animate()。然后 animate() 会逐次使用辅助函数 update_board() 来对网格进行迭代。最后， set_data() 函数将图片更新为迭代后的网格，这就完成了.

 
    ? 
   
         # Helper function that updates the board and returns a new image of 
        
         # the updated board animate is the function that FuncAnimation calls 
        
         def 
         animate(frame): 
        
         im.set_data(update_board(my_board)) 
        
         return 
         im,

一切顺利！我们准备调用 FuncAnimation() 函数了。注意输入的参数:

fig 是我们在前面创建的用来装载我们的动画的图形变量；
animate 是 FuncAnimation() 用画面计数器进行沟通的函数（自动传入，不需要特别声明）
frames 表示我们希望动画持续多少帧，在这里我们想要动画的长度为 200 帧；
interval 表示每一帧之间间隔的毫秒数。我们想要每帧之间间隔 50 毫秒。

 
    ? 
   
         # This line creates the animation 
        
         anim  
         = 
         animation.FuncAnimation(fig, animate, frames 
         = 
         200 
         , 
        
         interval 
         = 
         50 
         )

就这么简单！不是很难吧？为了庆祝我们成功制作动画，我再送大家一个动画:

如何基于Python Matplotlib实现网格动画

—4— 。

总结。

希望这篇文章能帮到大家。在结束之前，让我来帮助大家脑补更多我们今天学到的动画功能在数据科学上的应用:

一个个地画出蒙特卡洛模拟数据，你能观察到最终的分布是如何逐步形成的；
按顺序遍历时间序列数据，可以描绘你的模型或数据在新的观察角度下有什么表现；
当你改变输入参数时，比如族群数，可以展现你的算法是如何划分族群的；
根据时间或不同的数据子集生成关联热力图，用于观察不同的样本是如何影响你的模型的预期参数的。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我.

原文链接：https://www.cnblogs.com/zwhy8/p/13324456.html 。

最后此篇关于如何基于Python Matplotlib实现网格动画的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于如何基于Python Matplotlib实现网格动画的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！。

文章推荐：解析Java编程之Synchronized锁住的对象

文章推荐： Spring Boot2.0整合ES5实现文章内容搜索实战

文章推荐： Java回调函数实例代码详解

文章推荐：优化Java虚拟机总结（jvm调优）

java - 自定义 JPA 实现//现有的无 SQL JPA 实现
背景: 我最近一直在使用 JPA，我为相当大的关系数据库项目生成持久层的轻松程度给我留下了深刻的印象。我们公司使用大量非 SQL 数据库，特别是面向列的数据库。我对可能对这些数据库使用 JPA 有一
java - 未由 S3FileSystem FileSystem 实现 Hadoop Jar 实现
我已经在我的 maven pom 中添加了这些构建配置，因为我希望将 Apache Solr 依赖项与 Jar 捆绑在一起。否则我得到了 SolarServerException: ClassNotF
c# - 实现 "Inherit"(实现)通用接口(interface)的接口(interface)？
interface ITurtle { void Fight(); void EatPizza(); } interface ILeonardo : ITurtle {
java - 任何 JPA 实现(或更广泛的 Java ORM 实现)是否支持可更新游标
我希望可用于 Java 的对象/关系映射 (ORM) 工具之一能够满足这些要求: 使用 JPA 或 native SQL 查询获取大量行并将其作为实体对象返回。允许在行(实体)中进行迭代，并在对当前
generics - 如果我为 B 实现 From ，是否也会为 Vec 实现 From>？
好像没有，因为我有实现From for 的代码, 我可以转换 A到 B与 .into() , 但同样的事情不适用于 Vec .into()一个Vec . 要么我搞砸了阻止实现派生的事情，要么这不应该发

c# - 在 C# 中，如果 A 实现 IX 并且 B 继承自 A ，是否必然遵循 B 实现 IX？
在 C# 中，如果 A 实现 IX 并且 B 继承自 A ，是否必然遵循 B 实现 IX？如果是，是因为 LSP 吗？之间有什么区别吗: 1. Interface IX; Class A : IX;

OpenVG 实现？
就目前而言，这个问题不适合我们的问答形式。我们希望答案得到事实、引用资料或专业知识的支持，但这个问题可能会引发辩论、争论、投票或扩展讨论。如果您觉得这个问题可以改进并可能重新打开，visit the

performance - 实现 (^)
我正在阅读标准haskell库的(^)的实现代码: (^) :: (Num a, Integral b) => a -> b -> a x0 ^ y0 | y0 a -> b ->a expo x0

博弈树的C++实现
我将把国际象棋游戏表示为 C++ 结构。我认为，最好的选择是树结构(因为在每个深度我们都有几个可能的移动)。这是一个好的方法吗？ struct TreeElement{ SomeMoveType

字符串匹配alg的c++实现
我正在为用户名数据库实现字符串匹配算法。我的方法采用现有的用户名数据库和用户想要的新用户名，然后检查用户名是否已被占用。如果采用该方法，则该方法应该返回带有数据库中未采用的数字的用户名。例子: “贾

图算法的C++实现
我正在尝试实现 Breadth-first search algorithm , 为了找到两个顶点之间的最短距离。我开发了一个 Queue 对象来保存和检索对象，并且我有一个二维数组来保存两个给定顶点

Python A* 实现
我目前正在 ika 中开发我的 Python 游戏，它使用 python 2.5 我决定为 AI 使用 A* 寻路。然而，我发现它对我的需要来说太慢了(3-4 个敌人可能会落后于游戏，但我想供应 4-

DHT的C++实现
我正在寻找 Kademlia 的开源实现C/C++ 中的分布式哈希表。它必须是轻量级和跨平台的(win/linux/mac)。它必须能够将信息发布到 DHT 并检索它。最佳答案 OpenDHT是

C++实现
我在一本书中读到这一行:-“当我们要求 C++ 实现运行程序时，它会通过调用此函数来实现。” 而且我想知道“C++ 实现”是什么意思或具体是什么。帮忙!？最佳答案 “C++ 实现”是指编译器加上链接

背包分支定界的C++实现
我正在尝试使用分支定界的 C++ 实现这个背包问题。此网站上有一个 Java 版本:Implementing branch and bound for knapsack 我试图让我的 C++ 版本打印

FNV哈希的C#实现
在很多情况下，我需要在 C# 中访问合适的哈希算法，从重写 GetHashCode 到对数据执行快速比较/查找。我发现 FNV 哈希是一种非常简单/好/快速的哈希算法。但是，我从未见过 C# 实现的

LRU缓存替换策略及C#实现
目录 LRU缓存替换策略核心思想不适用场景算法基本实现算法优化

大角度非迭代的空间坐标旋转C#实现
1. 绪论在前面文章中提到空间直角坐标系相互转换，测绘坐标转换时，一般涉及到的情况是：两个直角坐标系的小角度转换。这个就是我们经常在测绘数据处理中，WGS-84坐标系、54北京坐标系

实现.Net7下的数据库定时检查
在软件开发过程中，有时候我们需要定时地检查数据库中的数据，并在发现新增数据时触发一个动作。为了实现这个需求，我们在 .Net 7 下进行一次简单的演示. PeriodicTimer .

查找算法之二分查找的C++实现
二分查找二分查找算法，说白了就是在有序的数组里面给予一个存在数组里面的值key，然后将其先和数组中间的比较，如果key大于中间值，进行下一次mid后面的比较，直到找到相等的，就可以得到它的位置。

qq735679552

个人简介
我是一名优秀的程序员,十分优秀！

作者热门文章

ubuntu12.04环境下使用kvm ioctl接口实现最简单的虚拟机

Ubuntu 通过无线网络安装Ubuntu Server启动系统后连接无线网络的方法

在Ubuntu上搭建网桥的方法

ubuntu 虚拟机上网方式及相关配置详解

滴滴打车优惠券免费领取

全站热门文章

探索自联接（SELFJOIN）：揭示数据间复杂关系的强大工具

20250110-FortuneWheel攻击事件：竟然不设滑点，那就体验一下ForceInvestment吧

G1原理—3.G1是如何提升垃圾回收效率

Java实现任务管理器性能网络监控数据

详解：订单履约系统规划

外部H5唤起常用小程序链接规则整理

[.NET]使用客户端缓存提高API性能

WPF怎么利用behavior优雅的给一个Datagrid添加一个全选的功能

主体分割技术，提升图像信息提取能力

AsyncLocal的妙用

首页

博学

6Ren·AI

商城

如何基于Python Matplotlib实现网格动画