matplotlib函数动画的问题

kxkpmulp  于 2023-05-23  发布在  其他
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我正在尝试用matplotlib(具体地说,是Conway的生命游戏)做一些动画,但在使用.FuncAnimation时遇到了一些问题
我想出了不同的情况,其中部分工作(但不是我想要的方式)或导致不同的错误。我想了解错误并制定出正确的代码版本。谢谢你的帮助!
通过.FuncAnimation调用的函数是gameoflife,它使用变量w, h, grid来更新图像。
完整的注解代码见下文。

案例一:全局变量

如果我使用全局变量,一切都很好。在通过anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife)调用gameoflife(self)之前,我定义了w, h, grid全局
gameoflife(self)中,我还将w, h, grid定义为全局变量

w, h, grid = "something"

def gameoflife(self):
    global w
    global h
    global grid
    .
    .
    .
    img = ax.imshow(grid)
    return img

fig, ax = plt.subplots()
plt.axis('off')
img = ax.imshow(grid)
anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife)
plt.show()

如前所述,这会导致动画如所需。但是我想去掉全局变量,因为我尝试了其他方法:

案例二:传递对象

我没有在gameoflife中将w, h, grid定义为全局变量,而是用anim = animation.FuncAniation(fig, gameoflife(w,h,grid))传递了它们。
(我知道在我的例子中w, h, grid仍然是全局的。我在另一个版本上工作,但由于错误是相同的,我认为这个简化版本应该这样做。
这将导致以下错误:
TypeError:“AxesImage”对象不可调用
我不理解这个错误,因为我没有在代码更改时调用ax。

w, h, grid = "something"

def gameoflife(w, h, grid):
    .
    .
    .
    img = ax.imshow(grid)
    return img

fig, ax = plt.subplots()
plt.axis('off')
img = ax.imshow(grid)
anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife(w,h,grid))
plt.show()

案例三:使用fargs传递对象

在第三种情况下,我尝试使用.FuncAnimation的“frags”参数传递w, h, grid,结果只生成第一帧。(前两个,取决于你怎么看。“第一”帧实际上是通过img = ax.imshow(grid)绘制的)

w, h, grid = "something"

def gameoflife(self, w, h, grid):
    .
    .
    .
    img = ax.imshow(grid)
    return img

fig, ax = plt.subplots()
plt.axis('off')
img = ax.imshow(grid)
anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife, fargs=(w,h,grid))
plt.show()

完整代码

我希望它的正确评论
有两个部分(开始和结束),您可以在其中注解/取消注解部分以生成相应的案例。默认情况下,其Case 1。

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

##defining grid size
w= 20
h = 20

##generating random grid
grid = np.array([[random.randint(0,1) for x in range(w)] for y in range(h)])

######
# Choose for different cases
######

##Case 1: Global Variables
def gameoflife(self):
    global w
    global h
    global grid

##Case 2: Passing Objects
#def gameoflife(w, h, grid):

##Case 3: Passing Objects with fargs
#def gameoflife(self, w, h, grid):

####### Choose part over
    
    # wt, ht as test values for position
    # x,y to set calculation position
    wt = w-1
    ht = h-1
    x,y = -1,0 #results in 0,0 for the first position
    
    # defining grid for calculation (calgrid)
    calgrid = np.array([[0 for x in range(w)] for y in range(h)])
    
    # testing for last position
    while y<ht or x<wt:    
        # moving position through the grid
        if x == wt:
            y +=1
            x = 0
        else:
            x += 1

        #sorrounding cells check value
        scv = 0
        
        #counting living cells around position x,y
        #if-else for exceptions at last column and row
        if y == ht:
            if x == wt:
                scv = grid[x-1][y-1] + grid[x][y-1] + grid[0][y-1] + grid[x-1][y] + grid[0][y] + grid[x-1][0] + grid[x][0] + grid[0][0]
            else:
                scv = grid[x-1][y-1] + grid[x][y-1] + grid[x+1][y-1] + grid[x-1][y] + grid[x+1][y] + grid[x-1][0] + grid[x][0] + grid[x+1][0]
        else:
            if x == wt:
                scv = grid[x-1][y-1] + grid[x][y-1] + grid[0][y-1] + grid[x-1][y] + grid[0][y] + grid[x-1][y+1] + grid[x][y+1] + grid[0][y+1]
            else:
                scv = grid[x-1][y-1] + grid[x][y-1] + grid[x+1][y-1] + grid[x-1][y] + grid[x+1][y] + grid[x-1][y+1] + grid[x][y+1] + grid[x+1][y+1]

        # test cell to conditions and write result in calgrid
        if grid[x][y] == 0:
            if scv == 3:
                calgrid [x][y] = 1
        else :
            if 1<scv<4:
                calgrid [x][y] = 1
    
    # updating grid, generating img and return it
    grid = calgrid
    img = ax.imshow(grid)
    return img

fig, ax = plt.subplots()
plt.axis('off')
img = ax.imshow(grid) #generates "first" Frame from seed
#####
# Choose vor Case
#####

## Case 1: Global Variables
anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife)

## Case 2: Passing Variables
#anim = anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife(w,h,grid))

## Case 3: Passing Variables with fargs
#anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife, fargs=(w,h,grid))

####### Choose part over
plt.show()

谢谢你的帮助

mum43rcc

mum43rcc1#

案例二:调用该函数并将结果传递给FuncAnimation。

def gameoflife(w,h,grid):
    # ...
    return ax.imshow(grid)
anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife(w,h,grid))

本质上与

anim = animation.FuncAnimation(fig, ax.imshow(grid))

这将不起作用,因为第二个参数预期是一个函数,而不是函数的返回值(在本例中是图像)。
为了更好地解释这一点,考虑一个简单的测试用例。g是一个函数,需要一个函数作为输入。它将返回在4处求值的函数。如果你提供一个函数f,所有的工作都像预期的那样,但是如果你提供一个函数的返回,如果返回本身不是一个可以计算的函数,它就会失败。

def f(x):
    return 3*x

def g(func):
    return func(4)

g(f)     # works as expected
g(f(2))  # throws TypeError: 'int' object is not callable

案例三:你用相同的参数反复调用函数

在…的情况下

anim = animation.FuncAnimation(fig, gameoflife, fargs=(w,h,grid))

对于动画中的每一帧,您使用相同的初始参数w,h,grid调用函数gameoflife。因此,您将得到一个静态动画(图是动画的,但每个帧都是相同的,因为使用了相同的参数)。

结论。继续案例1

因为情况1工作正常,我不知道为什么不使用它。一个更优雅的方法是使用一个类,并使用类变量,例如。在这个问题上。

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