Matplotlib interaktive Funktionen

Einführung

In diesem Lab werden wir lernen, wie man interaktive Funktionen in Matplotlib verwendet. Dazu gehören ginput, waitforbuttonpress und die manuelle Platzierung von clabel. Ziel dieses Labs ist es, Ihnen zu helfen, zu verstehen, wie man diese Funktionen verwendet, um interaktive Diagramme in Matplotlib zu erstellen. Am Ende dieses Labs sollten Sie in der Lage sein, Diagramme mit Hilfe von interaktiven Funktionen in Matplotlib zu erstellen und zu modifizieren.

Tipps für die VM

Nachdem die VM gestartet ist, klicken Sie in der oberen linken Ecke, um zur Registerkarte Notebook zu wechseln und Jupyter Notebook für die Übung zu nutzen.

Manchmal müssen Sie einige Sekunden warten, bis Jupyter Notebook vollständig geladen ist. Die Validierung von Vorgängen kann aufgrund von Einschränkungen in Jupyter Notebook nicht automatisiert werden.

Wenn Sie während des Lernens Probleme haben, können Sie Labby gerne fragen. Geben Sie nach der Sitzung Feedback, und wir werden das Problem für Sie prompt beheben.

Definiere ein Dreieck, indem du drei Punkte anklickst

In diesem Schritt werden wir ein Dreieck definieren, indem wir drei Punkte anklicken. Dazu verwenden wir die Funktionen ginput und waitforbuttonpress. Die ginput-Funktion ermöglicht es uns, Punkte auf dem Diagramm mit der Maus auszuwählen, und die waitforbuttonpress-Funktion wartet auf einen Button-Events.

import time
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def tellme(s):
    print(s)
    plt.title(s, fontsize=16)
    plt.draw()

plt.figure()
plt.xlim(0, 1)
plt.ylim(0, 1)

tellme('Du wirst ein Dreieck definieren, klicke, um zu beginnen')

plt.waitforbuttonpress()

while True:
    pts = []
    while len(pts) < 3:
        tellme('Wähle 3 Ecken mit der Maus')
        pts = np.asarray(plt.ginput(3, timeout=-1))
        if len(pts) < 3:
            tellme('Zu wenige Punkte, starte von vorne')
            time.sleep(1)  ## Warte eine Sekunde

    ph = plt.fill(pts[:, 0], pts[:, 1], 'r', lw=2)

    tellme('Sind Sie zufrieden? Klicken Sie auf die Taste für Ja, auf die Maus für Nein')

    if plt.waitforbuttonpress():
        break

    ## Entferne die Füllung
    for p in ph:
        p.remove()

Konturieren nach Abstand zu den Ecken des Dreiecks

In diesem Schritt werden wir konturieren, basierend auf dem Abstand zu den Ecken des Dreiecks. Wir werden eine Funktion für den Abstand von einzelnen Punkten definieren und gemäß dieser Funktion konturieren.

## Definiere eine schöne Funktion für den Abstand von einzelnen Punkten
def f(x, y, pts):
    z = np.zeros_like(x)
    for p in pts:
        z = z + 1/(np.sqrt((x - p[0])**2 + (y - p[1])**2))
    return 1/z

X, Y = np.meshgrid(np.linspace(-1, 1, 51), np.linspace(-1, 1, 51))
Z = f(X, Y, pts)

CS = plt.contour(X, Y, Z, 20)

tellme('Verwenden Sie die Maus, um die Konturbeschriftungsorte auszuwählen, die mittlere Maustaste, um zu beenden')
CL = plt.clabel(CS, manual=True)

Zoomen

In diesem Schritt werden wir das Diagramm vergrößern. Wir werden die ginput-Funktion verwenden, um zwei Ecken der Zoom-Box auszuwählen, und die waitforbuttonpress-Funktion, um den Zoom abzuschließen.

tellme('Jetzt mache einen geschachtelten Zoom, klicke, um zu beginnen')
plt.waitforbuttonpress()

while True:
    tellme('Wähle zwei Ecken des Zooms, mittlere Maustaste, um zu beenden')
    pts = plt.ginput(2, timeout=-1)
    if len(pts) < 2:
        break
    (x0, y0), (x1, y1) = pts
    xmin, xmax = sorted([x0, x1])
    ymin, ymax = sorted([y0, y1])
    plt.xlim(xmin, xmax)
    plt.ylim(ymin, ymax)

tellme('Alles erledigt!')
plt.show()

Zusammenfassung

In diesem Lab haben wir gelernt, wie man interaktive Funktionen in Matplotlib verwendet, um Diagramme zu erstellen und zu modifizieren. Wir haben ginput, waitforbuttonpress und die manuelle Platzierung von clabel verwendet, um ein Dreieck zu definieren, konturieren nach dem Abstand zu den Ecken des Dreiecks und das Diagramm zu vergrößern. Indem wir diese Funktionen verwenden, können wir interaktive Diagramme erstellen, die es dem Benutzer ermöglichen, mit den Daten zu interagieren und diese genauer zu erkunden.