使用MatPlotLib绘制连续数据流的图表

Question

我想使用MatPlotLib绘制一个图表，这个图表会随着时间的推移而变化。在每个时间步骤中，将添加一个附加数据点到图表中。但是，应该只显示一个图表，其外观随时间演变。

在我的测试示例中，图表是一个简单的线性图（y = x）。以下是我尝试过的内容：

for i in range(100):
    x = range(i)
    y = range(i)
    plt.plot(x, y)
    plt.ion()
    plt.show()
    time.sleep(1)

然而，这里发生的是创建了多个窗口，所以在循环结束时我有100个窗口。同时，我还注意到对于最近的窗口，它仅是一个白色窗口，绘图仅在下一步才会出现。

因此，我的两个问题是：

1）我应该如何更改我的代码，以便只显示一个窗口，其内容随时间变化而变化？

2）我应该如何更改我的代码，以便在最新的时间步长中，图表实际上显示在窗口中，而不是仅显示白色窗口？

谢谢！

- Karnivaurus

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可能是Dynamically updating plot in matplotlib的重复问题。 - Diziet Asahi

Answer 1

(1)

您可以在开始处设置 plt.ion() 并将所有图形绘制到同一窗口中。在循环内使用 plt.draw() 显示图形，使用 plt.pause(t) 使其停顿。请注意，t 可能非常小，但命令需要存在才能使动画在大多数后端中正常工作。
您可能想要在绘制新内容之前清除轴，可以使用 plt.gca().cla()。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.ion()
for i in range(100):
    x = range(i)
    y = range(i)
    # plt.gca().cla() # optionally clear axes
    plt.plot(x, y)
    plt.title(str(i))
    plt.draw()
    plt.pause(0.1)

plt.show(block=True) # block=True lets the window stay open at the end of the animation.

除了这种非常简单的方法，您还可以使用http://matplotlib.org/examples/animation/index.html中提供的任何动画示例。

(2)

为了在新窗口中获得每个绘图，请使用plt.figure()并删除plt.ion()。同时只在最后显示窗口：

import matplotlib.pyplot as plt

for i in range(100):
    x = range(i)
    y = range(i)
    plt.figure()
    plt.plot(x, y)
    plt.title(str(i))
    
plt.show()

请注意，您可能会发现在这两种情况下第一个图形为空，因为对于i=0，range(i) == []是一个没有任何点的空列表。即使对于i=1，也只有一个点被绘制，但显然没有线可以将一个单独的点连接到自身。

- ImportanceOfBeingErnest

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另外，如果你在for循环之外调用plt.figure()，它会以类似于上面显示的plt.ion()方法的方式工作，唯一不同的是在脚本的其余部分运行之前，你不必关闭图形（就像我在2.7版本中必须这样做）。 - user6565699

@FeeJF 抱歉，我不太明白你的意思。如果你在循环外调用 plt.figure()，那么只会有一个窗口，没有任何动画效果。 - ImportanceOfBeingErnest

Answer 2

这里有一种我发现非常有效的方法。

你需要这个包。

from IPython.display import clear_output

%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt

clear_output清除笔记本的输出。

def plot_graph(list_of_points: list):
    clear_output(wait=True)
    plt.figure(figsize=(15, 10), linewidth=2, edgecolor='steelblue', facecolor='skyblue')
    plt.subplots_adjust(left=0.20, bottom=0.20)
    ax = plt.gca()
    ax.set_xlim([0, max_x])
    plt.plot(list_of_points, label="Points")
    plt.legend()
    plt.show()

这个函数接受一个点列表，清除单元格的输出并绘制新的图形。

您可以将其放在一个 for 循环中，类似于以下代码：

points = []
for i in range(10):
    points.append(i + random.randint(0, 9))
    plot_graph(points, 10)

它应该看起来像这样。

我并不是说这是唯一的方法，但它很简单，我可以理解和编辑，并且能够顺利完成我的工作。

编辑 我添加了plt.legend()来显示图表的名称，由于此操作是在创建gif之后进行的，所以在gif中不会显示。

- Bola Gadalla

Answer 3

我认为最好的方法是创建一条折线图，然后在其中更新数据。这样你就可以拥有单个窗口和单个图形，它们将不断更新。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.ion()
fig = plt.figure(figsize=(16,8))
axes = fig.add_subplot(111)
data_plot=plt.plot(0,0)
line, = axes.plot([],[])
for i in range(100):
    x = range(i)
    y = range(i)
    line.set_ydata(y)
    line.set_xdata(x)
    if len(y)>0:
        axes.set_ylim(min(y),max(y)+1) # +1 to avoid singular transformation warning
        axes.set_xlim(min(x),max(x)+1)
    plt.title(str(i))
    plt.draw()
    plt.pause(0.1)

plt.show(block=True)

- Kortium