如何用 Matplotlib 画 GIF 动图

原文来源：http://codingpy.com/article/drawing-gifs-with-matplotlib
转帖链接：编程派
类型：python

今天分享的这篇译文中介绍了 matplotlib 绘图库的一个使用示例，即如何制作 GIF 动图。本文原作者为 Eli Bendersky，译者为唐晓霆 Jason ，由编程派 EarlGrey 校对。

译者简介：唐晓霆，在香港的成都人，城市大学研究助理，会写python，兴趣是深度学习。

这篇短文介绍如何用 Python 里的 matplotlib 画出 GIF 动图。下面的代码我在一台安装了 ImagMagick 的 Ubuntu 机器上运行过。若想要用 matplotlib 的 save 方法渲染 GIF 动图的话，就必须安装 ImageMagick 。

下面给一个动画样本：

有几点需要注意:

图里的散点部分是不变的；变的是直线
X 轴的标题每一帧都在变化

下面上制作该图的代码：

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

fig, ax = plt.subplots()
fig.set_tight_layout(True)

#  询问图形在屏幕上的尺寸和DPI（每英寸点数）。
#  注意当我们把图形储存成一个文件时，我们需要再另外提供一个DPI值
print('fig size: {0} DPI, size in inches {1}'.format(
    fig.get_dpi(), fig.get_size_inches()))

# 画出一个维持不变（不会被重画）的散点图和一开始的那条直线。
x = np.arange(0, 20, 0.1)
ax.scatter(x, x + np.random.normal(0, 3.0, len(x)))
line, = ax.plot(x, x - 5, 'r-', linewidth=2)

def update(i):
    label = 'timestep {0}'.format(i)
    print(label)
    # 更新直线和x轴（用一个新的x轴的标签）。
    # 用元组（Tuple）的形式返回在这一帧要被重新绘图的物体
    line.set_ydata(x - 5 + i)
    ax.set_xlabel(label)
    return line, ax

if __name__ == '__main__':
    # FuncAnimation 会在每一帧都调用“update” 函数。
    # 在这里设置一个10帧的动画，每帧之间间隔200毫秒
    anim = FuncAnimation(fig, update, frames=np.arange(0, 10), interval=200)
    if len(sys.argv) > 1 and sys.argv[1] == 'save':
        anim.save('line.gif', dpi=80, writer='imagemagick')
    else:
        # plt.show() 会一直循环播放动画
        plt.show()

如果你想换一个更精美的主题，安装 seaborn 库之后添加一行：

import seaborn

然后你就会得到这个图：

提一句关于文件大小的警告：虽然我在这里分享的 GIF只有 10 帧，而且图像也很简单，但是它们每一帧都占大约 160K 。就我理解而言，GIF 动图不使用跨帧压缩，所以这使得长一点的 GIF 占的空间异常大。减少帧数到最最小并且让每一帧的图像小一点（通过在 matplotlib 里调整图形尺寸或者 DPI ），就可以多多少少帮助缓解一下这个问题。

EarlGrey：我自己测试生成的 line.gif 文件大概 86 KB 左右。

点击查看原文链接

说明

我将源码测试过，但是在弹出框中的保存没有保存为 gif。另外，按照代码中的说明，这样操作是可以保存为gif的

python test.py save

但是之前作者说过，需要安装ImagMagick，这个不是python的包，是依赖于php的一个工具，具体安装步骤可以见这里【windows下的ImageMagick安装详细过程】，感觉有点麻烦，其实也可以下载一个录屏的软件，然后制作为gif就好啦！

另外来自于知乎的 - 【如何用Python实现动态图？ - 带萝卜的回答】

import matplotlib.pyplot as plt
import time

def insert_sort(lst):
    lsts = []
    for i in range(len(lst)):
        temp = lst[i]
        j = i-1
        while j>=0 and lst[j]>temp:
            lst[j+1] = lst[j]
            j -= 1
        lst[j+1] = temp
        l = lst[:]
        lsts.append(l)
    return lsts


if __name__ == "__main__":
    lst = [13,32,42,1,53,4,66,2,5,7,74,23]
    lsts = insert_sort(lst)
    plt.ion()#打开交互模式
    fig = plt.figure()#新建绘图窗口
    ax  = plt.gca()#获取当前子图
    bars = ax.bar(range(len(lst)),height=lst)#绘制条形图
    for l in lsts:
        print(l)
        bars.remove()#删除条形图
        bars = ax.bar(range(len(lst)),height=l)#绘制条形图
        plt.pause(0.5)
    while True:#防止图片关闭
        plt.pause(1)

最上面的主要是用的FuncAnimation()的功能，设定帧数，这样在运行代码的时候会一直循环。这里主要是利用了plt.pause()这个方法来让plt绘图时候的暂停，因为图形中大部分的元素是没有发生改变的，所以看起来是连贯的，如果想要播放的间隔变短，可以调整间隔的时间长短，但是这种的不能一直循环，如果需要的话，可以在while True的循环里面加上break，然后把for嵌套在while里面，也实现了循环

import matplotlib.pyplot as plt
import time

def insert_sort(lst):
    lsts = []
    for i in range(len(lst)):
        temp = lst[i]
        j = i-1
        while j>=0 and lst[j]>temp:
            lst[j+1] = lst[j]
            j -= 1
        lst[j+1] = temp
        l = lst[:]
        lsts.append(l)
    return lsts


if __name__ == "__main__":
    lst = [13,32,42,1,53,4,66,2,5,7,74,23]
    lsts = insert_sort(lst)
    plt.ion()#打开交互模式
    fig = plt.figure()#新建绘图窗口
    ax  = plt.gca()#获取当前子图
    bars = ax.bar(range(len(lst)),height=lst)#绘制条形图
    while True:
        for l in lsts:
            print(l)
            bars.remove()#删除条形图
            bars = ax.bar(range(len(lst)),height=l)#绘制条形图
            plt.pause(0.5)
        while True:#防止图片关闭
            plt.pause(1)
            break