Matplotlib のスナップ機能付きスライダーをマスターする

はじめに

この実験では、Matplotlib を使って離散値を持つスライダーを作成する方法を学びます。また、スライダーの値を許可された値のセットに制限し、スライダーの値をそれらの許可された値にスナップさせる方法を学びます。

VM のヒント

VM の起動が完了したら、左上隅をクリックしてノートブックタブに切り替え、Jupyter Notebook を使って練習しましょう。

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必要なライブラリをインポートする

このステップでは、この実験に必要なライブラリをインポートします。Matplotlib を使ってスライダーを作成し、NumPy を使って描画するデータを生成します。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from matplotlib.widgets import Button, Slider

データを生成する

このステップでは、描画するデータを生成します。周波数 3Hz、振幅 5 の正弦波を作成します。

t = np.arange(0.0, 1.0, 0.001)
a0 = 5
f0 = 3
s = a0 * np.sin(2 * np.pi * f0 * t)

グラフと軸を作成する

このステップでは、グラフ用のグラフと軸を作成します。また、スライダー用のスペースを確保するために軸の位置を調整します。

fig, ax = plt.subplots()
fig.subplots_adjust(bottom=0.25)
l, = ax.plot(t, s, lw=2)

ax_freq = fig.add_axes([0.25, 0.1, 0.65, 0.03])
ax_amp = fig.add_axes([0.25, 0.15, 0.65, 0.03])

振幅スライダーの許可値を定義する

このステップでは、振幅スライダーの許可値を定義します。振幅スライダーはこれらの値を使って最も近い許可値にスナップします。

## define the values to use for snapping
allowed_amplitudes = np.concatenate([np.linspace(.1, 5, 100), [6, 7, 8, 9]])

スライダーを作成する

このステップでは、スライダーを作成します。振幅用のスライダーと周波数用のスライダーを 1 つずつ作成します。

samp = Slider(
    ax_amp, "Amp", 0.1, 9.0,
    valinit=a0, valstep=allowed_amplitudes,
    color="green"
)

sfreq = Slider(
    ax_freq, "Freq", 0, 10*np.pi,
    valinit=2*np.pi, valstep=np.pi,
    initcolor='none'  ## Remove the line marking the valinit position.
)

更新関数を作成する

このステップでは、スライダー用の更新関数を作成します。この関数は、スライダーの値が変更されたときにグラフを更新します。

def update(val):
    amp = samp.val
    freq = sfreq.val
    l.set_ydata(amp*np.sin(2*np.pi*freq*t))
    fig.canvas.draw_idle()

スライダーを更新関数に接続する

このステップでは、スライダーを更新関数に接続します。これにより、スライダーの値が変更されるたびにグラフが更新されるようになります。

sfreq.on_changed(update)
samp.on_changed(update)

リセットボタンを作成する

このステップでは、スライダー用のリセットボタンを作成します。クリックすると、リセットボタンはスライダーの値を初期値にリセットします。

ax_reset = fig.add_axes([0.8, 0.025, 0.1, 0.04])
button = Button(ax_reset, 'Reset', hovercolor='0.975')

def reset(event):
    sfreq.reset()
    samp.reset()
button.on_clicked(reset)

グラフを表示する

このステップでは、グラフを表示します。

plt.show()

まとめ

この実験では、Matplotlib を使って離散値を持つスライダーを作成する方法を学びました。また、スライダーの値を許可された値のセットに制限し、スライダーの値をそれらの許可された値にスナップさせる方法を学びました。また、スライダー用のリセットボタンを作成する方法も学びました。