python - 如何制作散点图动画

Question

我正在尝试制作散点图的动画，其中点的颜色和大小在动画的不同阶段发生变化。对于数据，我有两个带有 x 值和 y 值的 numpy ndarray:

data.shape = (ntime, npoint)
x.shape = (npoint)
y.shape = (npoint)

现在我想绘制该类型的散点图

pylab.scatter(x,y,c=data[i,:])

并在索引i上创建动画。我该怎么做？

Answer 1

假设您有一个散点图，scat = ax.scatter(...) ，那么你就可以

• 更改位置

        scat.set_offsets(array)
  

哪里array是 N x 2 x 和 y 坐标的形状数组。

• 更改尺寸

        scat.set_sizes(array)
  

哪里array是一个以点为单位的一维数组。

• 更改颜色

        scat.set_array(array)
  

哪里array是一个将进行颜色映射的一维值数组。

这是一个使用 animation module 的简单示例.
它比实际情况稍微复杂一些，但这应该为您提供一个框架来完成更奇特的事情。

(代码于 2019 年 4 月进行编辑，以便与当前版本兼容。有关旧代码，请参阅 revision history )

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

class AnimatedScatter(object):
    """An animated scatter plot using matplotlib.animations.FuncAnimation."""
    def __init__(self, numpoints=50):
        self.numpoints = numpoints
        self.stream = self.data_stream()

        # Setup the figure and axes...
        self.fig, self.ax = plt.subplots()
        # Then setup FuncAnimation.
        self.ani = animation.FuncAnimation(self.fig, self.update, interval=5, 
                                          init_func=self.setup_plot, blit=True)

    def setup_plot(self):
        """Initial drawing of the scatter plot."""
        x, y, s, c = next(self.stream).T
        self.scat = self.ax.scatter(x, y, c=c, s=s, vmin=0, vmax=1,
                                    cmap="jet", edgecolor="k")
        self.ax.axis([-10, 10, -10, 10])
        # For FuncAnimation's sake, we need to return the artist we'll be using
        # Note that it expects a sequence of artists, thus the trailing comma.
        return self.scat,

    def data_stream(self):
        """Generate a random walk (brownian motion). Data is scaled to produce
        a soft "flickering" effect."""
        xy = (np.random.random((self.numpoints, 2))-0.5)*10
        s, c = np.random.random((self.numpoints, 2)).T
        while True:
            xy += 0.03 * (np.random.random((self.numpoints, 2)) - 0.5)
            s += 0.05 * (np.random.random(self.numpoints) - 0.5)
            c += 0.02 * (np.random.random(self.numpoints) - 0.5)
            yield np.c_[xy[:,0], xy[:,1], s, c]

    def update(self, i):
        """Update the scatter plot."""
        data = next(self.stream)

        # Set x and y data...
        self.scat.set_offsets(data[:, :2])
        # Set sizes...
        self.scat.set_sizes(300 * abs(data[:, 2])**1.5 + 100)
        # Set colors..
        self.scat.set_array(data[:, 3])

        # We need to return the updated artist for FuncAnimation to draw..
        # Note that it expects a sequence of artists, thus the trailing comma.
        return self.scat,


if __name__ == '__main__':
    a = AnimatedScatter()
    plt.show()

如果您在 OSX 上并使用 OSX 后端，则需要更改 blit=True至blit=False在 FuncAnimation下面初始化。 OSX 后端不完全支持位 block 传送。性能会受到影响，但该示例应该在禁用 blitting 的 OSX 上正确运行。

<小时/>

有关仅更新颜色的更简单的示例，请查看以下内容:

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

def main():
    numframes = 100
    numpoints = 10
    color_data = np.random.random((numframes, numpoints))
    x, y, c = np.random.random((3, numpoints))

    fig = plt.figure()
    scat = plt.scatter(x, y, c=c, s=100)

    ani = animation.FuncAnimation(fig, update_plot, frames=range(numframes),
                                  fargs=(color_data, scat))
    plt.show()

def update_plot(i, data, scat):
    scat.set_array(data[i])
    return scat,

main()