matplotlibで複数の直線をアニメーション描画

やりたいこと

matplotlibを使ってアニメーションを描画したいです。
静的なものはおおまかにできていますが、動的なものができません。
ランダムで長さ1のタテ線またはヨコ線を表示するアニメーション描画がしたいです。

左が完成イメージで、右が現状です。
書いたのに反映されてない部分もあり、めちゃくちゃになります。
エラーは出ず、動き続けます。

プログラム

Python3
1
2
3from matplotlib.figure import Figure
4import numpy as np
5import matplotlib.pyplot as plt
6import matplotlib.animation as animation
7import random
8
9fig = plt.figure(figsize=(5, 5))
10ax = plt.gca()
11
12y_symbol = ['A','B','C','D','E']
13
14for i in range(5):
15    for j in range(5):
16        plt.text(i + 0.5, j + 0.5, y_symbol[i] + str(j+1) , size=14, ha='center',color='gray')
17
18plt.text(0.5,0.8,'START→', size=9, ha='center',color='gray')
19
20# 描画範囲の設定と目盛りを消す設定
21ax.set_xlim(0,5)
22ax.set_ylim(5,0) # y軸を反転させる
23# x軸の目盛設定
24ax.set_xticks([0,1, 2, 3, 4, 5])
25# y軸の目盛設定
26ax.set_yticks([0,1,2,3,4,5])
27#目盛を丈上部に配置
28ax.xaxis.tick_top()
29#グリッドを表示
30ax.grid()
31
32plt.tick_params(axis='both', which='both', bottom='off', top='off',
33                labelbottom='off', right='off', left='off', labelleft='off')
34
35# A0に緑丸を描く
36line, = ax.plot([0.5], [0.5], marker="o", color='greenyellow', markersize=50)
37line2, = ax.plot([2.5], [2.5], marker="o", color='greenyellow', markersize=50)
38
39xy = []
40XY = []
41#animateに呼び出される
42def SelectData(t) :
43    #V_wall、H_wallについて
44    #[[[x,y], [X,Y]],,,],,,]となっていて
45    #点[x,y]と[X,Y]を結ぶと長さ1の直線になる
46    V_wall = [[[[i,y],[i,y+1]]for y in range(6)] for i in range(6)]  #タテ線
47    H_wall = [[[[x,i],[x+1,i] ]for x in range(6)] for i in range(6)]  #ヨコ線
48
49    i = random.randint(0,5)
50    j = random.randint(0,5)
51    if t == 1 :
52        update_xy = V_wall[i][j][0]
53        update_XY = V_wall[i][j][1]
54    else :
55        update_xy = H_wall[i][j][0]
56        update_XY = H_wall[i][j][1]
57    return update_xy,update_XY
58
59#animation.FuncAnimationに呼び出される
60def animate(data,x,y):
61    t=random.randint(0,1)
62    plt.cla()
63    update_xy,update_XY = SelectData(t)
64    print(update_xy ," " ,update_XY) #数値確認用
65    xy.append(update_xy)
66    XY.append(update_XY)
67    plt.plot(xy, XY, color='red', linewidth=2)
68
69ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, fargs = (xy,XY), interval=1000)
70plt.show()
71

宜しくお願いします。

行動規範の内容に同意します

回答1件

ベストアンサー

まずは複数の線分を描画する単純例を示します。
参考：pyplot combine multiple line labels in legend

Python
1import matplotlib.pyplot as plt
2import numpy as np
3
4a = np.empty((0,4))
5a = np.vstack((a,[ 1, 1, 2, 1]))
6a = np.vstack((a,[ 2, 2, 3, 2]))
7a = np.vstack((a,[ 3, 3, 4, 3]))
8
9plt.plot(a[:,::2].T, a[:,1::2].T, 'r')
10plt.plot([],[], 'r')
11
12plt.show()

これを踏まえてざくっと提示コードを書き換えたコードを示します。

Python
1import numpy as np
2import matplotlib.pyplot as plt
3import matplotlib.animation as animation
4import random
5
6# 描画領域を初期化
7def init_plot():
8    plt.cla()
9
10    y_symbol = ['A','B','C','D','E']
11    for i in range(5):
12        for j in range(5):
13            plt.text(i + 0.5, j + 0.5, y_symbol[i] + str(j+1) , size=14, ha='center',color='gray')
14
15    plt.text(0.5,0.8,'START→', size=9, ha='center',color='gray')
16
17    # 描画範囲の設定と目盛りを消す設定
18    ax.set_xlim(0,5)
19    ax.set_ylim(5,0) # y軸を反転させる
20    # x軸の目盛設定
21    ax.set_xticks([0,1, 2, 3, 4, 5])
22    # y軸の目盛設定
23    ax.set_yticks([0,1,2,3,4,5])
24    #目盛を丈上部に配置
25    ax.xaxis.tick_top()
26    #グリッドを表示
27    ax.grid()
28
29    plt.tick_params(axis='both', which='both', bottom='off', top='off',
30                    labelbottom='off', right='off', left='off', labelleft='off')
31
32    # A0に緑丸を描く
33    line, = ax.plot([0.5], [0.5], marker="o", color='greenyellow', markersize=50)
34    line2, = ax.plot([2.5], [2.5], marker="o", color='greenyellow', markersize=50)
35
36
37#animateに呼び出される
38def SelectData(t) :
39    #V_wall、H_wallについて
40    #[[[x,y], [X,Y]],,,],,,]となっていて
41    #点[x,y]と[X,Y]を結ぶと長さ1の直線になる
42    V_wall = [[[[i,y],[i,y+1]] for y in range(6)] for i in range(6)]  #タテ線
43    H_wall = [[[[x,i],[x+1,i] ]for x in range(6)] for i in range(6)]  #ヨコ線
44
45    i = random.randint(0,5)
46    j = random.randint(0,5)
47    if t == 1 :
48        u1 = V_wall[i][j][0]
49        u2 = V_wall[i][j][1]
50    else :
51        u1 = H_wall[i][j][0]
52        u2 = H_wall[i][j][1]
53    return [u1[0], u1[1], u2[0], u2[1]]
54
55
56#animation.FuncAnimationに呼び出される
57def animate(data):
58    t = random.randint(0,1)
59    line = SelectData(t)
60    print(line) #数値確認用
61
62    # １線分を追加
63    global lines
64    lines = np.vstack((lines,line))
65
66    init_plot()
67    plt.plot(lines[:,::2].T, lines[:,1::2].T, color='red', linewidth=2)
68
69fig = plt.figure(figsize=(5, 5))
70ax = plt.gca()
71lines = np.empty((0,4))
72
73ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=1000)
74plt.show()

ちょっと単純＆汎化したコードと動画も示します。

Python
1import numpy as np
2import matplotlib.pyplot as plt
3import matplotlib.animation as animation
4import random
5
6N = 10
7
8# 描画領域を初期化
9def init_plot():
10    plt.cla()
11    ax.set_xlim(-1,N+2)
12    ax.set_ylim(-1,N+2) # y軸を反転させる
13
14#animateに呼び出される
15def SelectData(t) :
16    #V_wall、H_wallについて
17    #[[[x,y], [X,Y]],,,],,,]となっていて
18    #点[x,y]と[X,Y]を結ぶと長さ1の直線になる
19    V_wall = [[[[i,y],[i,y+1]] for y in range(N+1)] for i in range(N+1)]  #タテ線
20    H_wall = [[[[x,i],[x+1,i] ]for x in range(N+1)] for i in range(N+1)]  #ヨコ線
21
22    i = random.randint(0,N)
23    j = random.randint(0,N)
24    if t == 1 :
25        u1 = V_wall[i][j][0]
26        u2 = V_wall[i][j][1]
27    else :
28        u1 = H_wall[i][j][0]
29        u2 = H_wall[i][j][1]
30    return (u1[0], u1[1], u2[0], u2[1])
31
32
33#animation.FuncAnimationに呼び出される
34def animate(data):
35    t = random.randint(0,1)
36    line = SelectData(t)
37    print(line) #数値確認用
38
39    # 初出現なら線分を追加
40    if not line in line_set:
41        global lines
42        lines = np.vstack((lines,line))
43        line_set.add((line))
44        print('add line.')
45
46    init_plot()
47    plt.plot(lines[:,::2].T, lines[:,1::2].T, color='red', linewidth=2)
48
49fig = plt.figure(figsize=(5, 5))
50ax = plt.gca()
51lines = np.empty((0,4))
52line_set = set() # 線分重複チェック用
53
54ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, interval=500)
55plt.show()