• Python绘图系统19:添加时间轴以实现动态绘图


    Python绘图系统:

    时间轴

    三维并不是人类理解的极限,毕竟我们生活在思维时空中。所以接下来要做的,就是四维图形——加一个时间轴。

    实际上,这个项目创建之初就已经考虑到动图绘制的问题,毕竟默认的绘图坐标是txyz。但是,如果想实现动图绘制,就必须要先设置一个额外的线程,用于动态更新图像,否则绘图循环压迫主进程,会导致界面变得奇卡无比。

    接下来,就开始实现绘制动图的需求,第一步,绘制UI。先在setFrmCtrl中添加

    # 动画控制
    frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
    frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
    self.setAnimateFrame(frm)
    
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    然后实现具体的self.setAnimateFrame

    def setAnimateFrame(self, frm):
        pDct = dict(side=tk.LEFT, fill=tk.X, padx=2)
        
        self.aniDelay = tk.StringVar()
        self.aniDelay.set(100)
        ttk.Label(frm, text="延时/毫秒").pack(**pDct)
        ttk.Entry(frm, width=5, textvariable=self.aniDelay).pack(**pDct)
    
        self.aniFrameNum = tk.StringVar()
        self.aniFrameNum.set(100)
        ttk.Label(frm, text="帧数").pack(**pDct)
        ttk.Entry(frm, width=5, textvariable=self.aniFrameNum).pack(**pDct)
        self.tIndex = 0   # 当前帧数
    
        ttk.Button(frm, width=3, text=  "⇦", 
            command=self.btnPreFrame).pack(**pDct)
        ttk.Button(frm, width=3, text="▶", 
            command=self.btnAniStart).pack(**pDct)
        ttk.Button(frm, width=3, text="⇨", 
            command=self.btnNextFrame).pack(**pDct)
    
    def btnAniStart(self): pass
    
    def btnPreFrame(self): pass
    
    def btnNextFrame(self): pass
    
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    延时表示当自动绘制动图时,两帧间隔时间;帧数表示总共绘制的时间个数。三个按钮,分别用于向前一帧、向后一帧以及动态播放。

    单帧跳转

    坐标t的工作原理和xyz并不相同,毕竟每次调用时间参数的时候,都只需要调用某一点的时间。所以,现有的设置坐标数据的方法就不适用了,需要更改readDatas函数

    # 读取坐标轴al的数据
    def readDatas(self, al):
        dct = {}
        data = {}
        for flag in self.drawTypeDim.getDim():
            data[flag] = al.setData(flag, **dct)
            if flag=='t': 
                dct['t'] = data['t'][self.tIndex]
            else:
                dct[flag] = data[flag]
        return data
    
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    然后再更新一下绘图函数:其实只是取消t作为绘图坐标轴的地位

    def btnDrawImg(self):
        self.fig.clf()
        self.axDct = {}
        for al in self.als:
            ax = self.setDrawAxis(al)
            data = self.readDatas(al)
            draw = self.drawDct[al.getDrawType()]
            style = al.getStyle()
            keys = al.getDrawDim().replace('t',"")
            draw(ax, data, keys, style)
        self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
        self.canvas.draw()
    
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    最后,实现一下btnNextFrame

    def btnNextFrame(self): 
        num = int(self.aniFrameNum.get())
        self.tIndex = (self.tIndex + 1) % num
        self.btnDrawImg()
    
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    效果如下,至此,我们离自动化动态绘图,只剩下一个多线程了。

    在这里插入图片描述

    源代码

    本文只更改了ds.py中的源代码,其他代码可查看这篇博客:定制风格的绘图系统

    import tkinter as tk
    import tkinter.ttk as ttk
    from tkinter.filedialog import askopenfilename
    
    import matplotlib
    import matplotlib as mpl
    mpl.use('TkAgg')
    import matplotlib.backends.backend_tkagg as mbb
    from matplotlib.figure import Figure
    
    import numpy as np
    
    from alist import AxisList
    from base import DrawType
    
    class DarwSystem():
        def __init__(self):
            self.root = tk.Tk()
            self.root.title("数据展示工具")
            self.data = {}
            self.als = []
    
            self.initConst()
            self.setFrmCtrl()
    
            frmFig = ttk.Frame(self.root)
            frmFig.pack(side=tk.LEFT,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
            self.setFrmFig(frmFig)
            self.root.mainloop()
        
        def initConst(self):
            self.TYPES = ("点线图", "散点图", "条形图")
            self.drawDct = {
                "点线图" : self.drawPlot,
                "散点图" : self.drawScatter,
                "条形图" : self.drawBar
            }
    
        # ! 设置
        def setFrmCtrl(self):
            frmCtrl = ttk.Frame(self.root,width=320)
            frmCtrl.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
            
            # 主控Frame
            frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
            frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
            self.setCtrlButtons(frm)
    
            # 动画控制
            frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
            frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
            self.setAnimateFrame(frm)
            
            self.frmAxis = ttk.Frame(frmCtrl)
            self.frmAxis.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
            self.addLast(None)
    
        # ! 工具栏
        def setCtrlButtons(self, frm):
            self.drawTypeDim = DrawType(frm)
            self.drawTypeDim.pack(side=tk.LEFT)
    
            ttk.Button(frm, text="📈",width=3,
                command=self.btnDrawImg).pack(side=tk.LEFT)
            ttk.Button(frm, text="📂",width=3,
                command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
            btn = ttk.Button(frm, text="+", width=3)
            btn.pack(side=tk.LEFT)
            btn.bind("", self.addLast)
    
            btn = ttk.Button(frm, text="-", width=3)
            btn.pack(side=tk.LEFT)
            btn.bind("", self.deleteLast)
    
        # ! 动画控制
        def setAnimateFrame(self, frm):
            pDct = dict(side=tk.LEFT, fill=tk.X, padx=2)
    
            self.aniDelay = tk.IntVar()
            self.aniDelay.set(100)
            ttk.Label(frm, text="延时/毫秒").pack(**pDct)
            ttk.Entry(frm, width=5, textvariable=self.aniDelay).pack(**pDct)
    
            self.aniFrameNum = tk.IntVar()
            self.aniFrameNum.set(100)
            ttk.Label(frm, text="帧数").pack(**pDct)
            ttk.Entry(frm, width=5, textvariable=self.aniFrameNum).pack(**pDct)
            self.tIndex = 0   # 当前帧数
    
            ttk.Button(frm, width=3, text=  "⇦", 
                command=self.btnPreFrame).pack(**pDct)
            ttk.Button(frm, width=3, text="▶", 
                command=self.btnAniStart).pack(**pDct)
            ttk.Button(frm, width=3, text="⇨", 
                command=self.btnNextFrame).pack(**pDct)
    
        def btnAniStart(self): pass
    
        def btnPreFrame(self): pass
    
        def btnNextFrame(self): 
            num = self.aniFrameNum.get()
            self.tIndex = (self.tIndex + 1) % num
            self.btnDrawImg()
    
    
    
        # 添加一组坐标系
        def addLast(self, evt):
            title = f"坐标{len(self.als)}"
            al = AxisList(self.frmAxis, title, 1, [5,10,30], 
                self.TYPES, self.drawTypeDim.getDct())
            al.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
            self.als.append(al)
    
        # 删除一组坐标系
        def deleteLast(self, evt):
            self.als[-1].pack_forget()
            del self.als[-1]
    
        # 加载数据 // 暂时处于弃用状态
        def btnLoadData(self):
            name = askopenfilename()
            data = np.genfromtxt(name)
            for i, flag in enumerate('xyz'):
                if i >= data.shape[1]:
                    return
                self.AL.setOneMode(flag, "外部导入")
                self.data[flag] = self.AL.setData(flag, data = data[:,i])
        
        # 读取坐标轴al的数据
        def readDatas(self, al):
            dct = {}
            data = {}
            for flag in al.getDrawDim():
                data[flag] = al.setData(flag, **dct)
                if flag=='t': 
                    dct['t'] = data['t'][self.tIndex]
                else:
                    dct[flag] = data[flag]
            return data
    
        # 设置绘图坐标
        def setDrawAxis(self, al):
            sub = int(al.getSub())
            print(sub)
            if sub in self.axDct:
                return self.axDct[sub]
            p = al.getProj() 
            if p == "None":
                self.axDct[sub] = self.fig.add_subplot(sub)
            else:
                self.axDct[sub] = self.fig.add_subplot(sub, projection=p)
            return self.axDct[sub]
    
        # 单帧绘图函数
        def btnDrawImg(self):
            self.fig.clf()
            self.axDct = {}
            for al in self.als:
                ax = self.setDrawAxis(al)
                data = self.readDatas(al)
                draw = self.drawDct[al.getDrawType()]
                style = al.getStyle()
                keys = al.getDrawDim().replace('t',"")
                draw(ax, data, keys, style)
            self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
            self.canvas.draw()
    
        def drawBar(self, ax, data, keys, style):
            ax.bar(data['x'], data['y'])
    
        def drawPlot(self, ax, data, keys, style):
            ax.plot(*[data[key] for key in keys], **style)
    
        def drawScatter(self, ax, data, keys, style):
            ax.scatter(*[data[key] for key in keys])
    
        def setFrmFig(self, frmFig):
            self.fig = Figure()
            self.canvas = mbb.FigureCanvasTkAgg(self.fig,frmFig)
            self.canvas.get_tk_widget().pack(
                side=tk.TOP,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
            self.toolbar = mbb.NavigationToolbar2Tk(self.canvas,frmFig,
                pack_toolbar=False)
            self.toolbar.update()
            self.toolbar.pack(side=tk.RIGHT)
    
    if __name__ == "__main__":
        test = DarwSystem()
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/m0_37816922/article/details/132167051