将 matplotlib 动画嵌入到 tkinter 窗口中

当前，可视化已经成为数据分析中不可或缺的部分。对于数据分析人员来说，有时候会希望在特定场景下，将 matplotlib 的动画图形显示在 tkinter 窗口中。本文将介绍如何将 matplotlib 动画嵌入到 tkinter 窗口中。

前置条件

在开始之前，需要先安装以下依赖：

tkinter
matplotlib

安装 tkinter：

sudo apt-get install python3-tk

安装 matplotlib：

pip install matplotlib

步骤

步骤一：创建 tkinter 窗口

首先，需要创建一个 tkinter 窗口，用于显示 matplotlib 动画：

import tkinter as tk

class MyApp(tk.Tk):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.geometry("800x600")
        self.canvas = tk.Canvas(self, width=800, height=600)
        self.canvas.pack()

if __name__ == "__main__":
    app = MyApp()
    app.mainloop()

步骤二：创建 matplotlib 动画图形

接下来，需要创建 matplotlib 动画图形，这里以随机数为例，进行一个简单的示例：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

class MyAnimation:
    def __init__(self, canvas):
        self.fig = plt.figure()
        self.ax = self.fig.add_subplot(111)
        self.canvas = canvas

    def init(self):
        pass

    def animate(self, i):
        self.ax.clear()
        x = np.random.normal(0,1,1000)
        y = np.random.normal(0,1,1000)
        self.ax.scatter(x, y)
        self.canvas.draw()

if __name__ == "__main__":
    app = MyApp()
    my_animation = MyAnimation(app.canvas)
    app.mainloop()

步骤三：将 matplotlib 动画嵌入到 tkinter 窗口中

最后一步，就是将 Step2 中创建的 matplotlib 动画图形嵌入到 tkinter 窗口中。

import tkinter as tk
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
from matplotlib.animation import FuncAnimation
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

class MyApp(tk.Tk):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.geometry("800x600")
        self.canvas = tk.Canvas(self, width=800, height=600)
        self.canvas.pack()

        self.anim = self.create_animation()
        self.anim_running = True

        self.toolbar = self.create_toolbar()

        self.bind('<Configure>', self.resize)
        self.bind('<Escape>', lambda e: self.quit())
        self.protocol("WM_DELETE_WINDOW", self.quit)

    def create_animation(self):
        fig = plt.figure()
        ax = fig.add_subplot(111)
        ax.set_xlim(-4, 4)
        ax.set_ylim(-4, 4)
        scat = ax.scatter([], [])

        def init():
            return (scat, )

        def animate(i):
            x = np.random.normal(0,1,1000)
            y = np.random.normal(0,1,1000)
            scat.set_offsets(np.c_[x, y])
            return (scat, )

        anim = FuncAnimation(fig, animate, init_func=init, blit=True)
        return anim

    def create_toolbar(self):
        toolbar = tk.Frame(self, relief=tk.RAISED, borderwidth=1)
        toolbar.pack(side=tk.BOTTOM, fill=tk.X)

        button1 = tk.Button(toolbar, text="Start", command=self.start_pause)
        button1.pack(side=tk.LEFT, padx=2, pady=2)

        button2 = tk.Button(toolbar, text="Stop", command=self.stop)
        button2.pack(side=tk.LEFT, padx=2, pady=2)

        return toolbar

    def start_pause(self):
        if self.anim_running:
            self.anim.event_source.stop()
            self.anim_running = False
        else:
            self.anim.event_source.start()
            self.anim_running = True

    def stop(self):
        self.anim._stop()

    def resize(self, event):
        self.anim._stop()
        self.anim = self.create_animation()
        self.anim_running = True
        self.anim.event_source.start()
        self.anim.canvas.draw()

    def quit(self):
        plt.close('all')
        self.destroy()

if __name__ == "__main__":
    app = MyApp()
    app.mainloop()

在 Step 3 中，我们使用了 FigureCanvasTkAgg 类和 FuncAnimation 类来处理 matplotlib 动画图形。

结论

本文介绍了如何将 matplotlib 动画嵌入到 tkinter 窗口中。首先，需要创建一个 tkinter 窗口，然后创建 matplotlib 动画图形，并最终将 matplotlib 动画嵌入到 tkinter 窗口中。借助于 tkinter 和 matplotlib，我们可以更好地对数据进行可视化和分析。