python的matplotlib怎么实现矩阵动态绘图

Question

python写元胞自动机，用矩阵表示状态，最后用plt.show绘图，请问怎么才能实现动态绘图（纯小white）

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在Python中，使用matplotlib库进行矩阵动态绘图可以通过创建一个动画对象来实现。这里是一个详细的步骤和代码示例，用于展示如何将给定的代码片段修改为动态绘制元胞自动机的状态。

首先，确保已经安装了matplotlib和ipython的交互式环境（例如Jupyter Notebook）。如果没有安装，可以使用以下命令安装：

pip install matplotlib ipython

然后，将代码转换成动态绘图版本。我们需要引入必要的模块，并创建一个动画类。以下是修改后的代码：

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

# 假设这是你的初始矩阵
initial_matrix = np.random.randint(0, 2, size=(10, 10))
c = initial_matrix

def cell_change(matrix):
    # 这里是你的细胞更新规则
    for i in range(len(matrix)):
        for j in range(len(matrix[0])):
            num_neighbors = sum([matrix[(i + k) % 10][(j + l) % 10] for k in [-1, 0, 1] for l in [-1, 0, 1] if (k != 0 or l != 0)])
            
            if matrix[i][j] == False and (num_neighbors > 2) and (num_neighbors < 4):
                probability = np.random.rand()
                if probability > 0.5:
                    matrix[i][j] = True
                else:
                    matrix[i][j] = False
            elif matrix[i][j] == True and num_neighbors < 2:
                matrix[i][j] = False
            elif matrix[i][j] == True and num_neighbors >= 3:
                pass

def animate(i):
    global c
    cell_change(c)
    plt.imshow(c, cmap='gray')

fig, ax = plt.subplots()
ani = FuncAnimation(fig, animate, frames=np.arange(1, 100), interval=100)  # 每隔100毫秒更新一次
plt.show()

这段代码首先导入了所需的库，然后定义了一个名为cell_change的函数，这个函数与您提供的代码相同。接下来，我们定义了一个名为animate的函数，它将在每个时间步长上更新图像。我们创建了一个新的图像窗口，并使用FuncAnimation创建了一个动画，它每100毫秒调用一次animate函数，总共运行99次（从1到100）。

这将创建一个动态的元胞自动机图形，显示矩阵随时间的变化。注意，为了在非交互式环境中运行此代码，可能需要使用%matplotlib notebook或%matplotlib widget魔法命令来启用交互式绘图。如果你在Jupyter Notebook中运行，不需要额外设置。