Python各类图形绘制—Matplotlib库-动态图形绘-旋转方形

Math_teacher_fan

已于 2025-03-04 20:04:41 修改

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分类专栏： Python基础图形绘制文章标签： python matplotlib 开发语言学习数据结构

于 2025-03-04 19:56:35 首次发布

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Python各类图形绘制—Matplotlib库-动态图形绘-旋转方形

Matplotlib在动态图形绘制中的优势

前言

既然是学习数学，肯定会离不开各种图形，之前的文章中很多我都尽可能的不使用图来表示了，但是觉得不好，毕竟数学离开了图就会很抽象，所以我们这里单独的学习一下Python的各类图形绘制，包含绘制切线什么的，这样在数学学习的图像处理上就会好很多。

图形	动态效果	展示方式
正方形	旋转	gif

开发环境

系统：win11
开发语言：Python
使用工具：Jupyter Notebook
使用库：Matplotlib

Matplotlib_demo

代码示例：

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

# 设置中文字体支持
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# 创建图形和轴
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 8))

# 设置坐标轴范围
ax.set_xlim(-2, 2)
ax.set_ylim(-2, 2)

# 创建方块
square = patches.Rectangle((-0.5, -0.5), 1, 1, 
                         facecolor='#00A0E9',  # 蓝色
                         edgecolor='none')
ax.add_patch(square)

# 定义动画更新函数
def update(frame):
    # 每帧旋转45度
    square.set_angle(frame * 45)
    return square,

# 创建动画
anim = FuncAnimation(fig, update,
                    frames=8,  # 8帧完成一次旋转
                    interval=500,  # 每帧间隔500毫秒
                    blit=True,
                    repeat=True)  # 循环播放

# 设置坐标轴
ax.set_aspect('equal')
ax.grid(True, linestyle='--', alpha=0.3)
ax.set_title('旋转方块动画')

# 保存为GIF
anim.save('./rotating_square.gif', 
          writer='pillow', fps=2)

plt.show()

效果示例：

动态Matplotlib绘制注意内容

FuncAnimation类的正确使用

frames参数设置合适的帧数

interval控制帧间隔时间

blit=True启用优化

旋转过程中改变颜色

代码：

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

# 设置中文字体支持
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# 创建图形和轴
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 8))
ax.set_xlim(-2, 2)
ax.set_ylim(-2, 2)

# 定义颜色列表
colors = ['#00A0E9', '#FF6B6B', '#4ECB71', '#FFB400', 
          '#9B59B6', '#3498DB', '#E74C3C', '#2ECC71']

# 创建方块
square = patches.Rectangle((-0.5, -0.5), 1, 1, 
                         facecolor=colors[0],
                         edgecolor='none')
ax.add_patch(square)

# 定义动画更新函数
def update(frame):
    # 更新旋转角度和颜色
    square.set_angle(frame * 45)
    square.set_facecolor(colors[frame % len(colors)])
    return square,

# 创建动画
anim = FuncAnimation(fig, update,
                    frames=8,
                    interval=500,
                    blit=True,
                    repeat=True)

# 设置坐标轴
ax.set_aspect('equal')
ax.grid(True, linestyle='--', alpha=0.3)
ax.set_title('旋转变色方块动画')

# 保存为GIF
anim.save('./rotating_color_square.gif', 
          writer='pillow', fps=2)

plt.show()

实际效果：

可以看到选中中颜色一直是变化的。