用于 Matplotlib 交互性的 IPython Notebook 小部件

Question

我想使用 ipython notebook 小部件为内联 matplotlib 图添加一定程度的交互性。

一般来说，情节可能很繁重，我只想更新情节的特定元素。我知道小部件具有内置的节流功能，有助于不淹没内核，但是当情节需要 30 秒时，我不想等待这么长时间来更新一行。

通过阅读example notebooks，我能够创建一个基本示例，其中我向 mpl 轴添加了一个十字光标（由 2 个滑块驱动）。

问题是图形显示了两次。这是代码（单元格 1）：

fig, ax = plt.subplots() 
ax.plot([3,1,2,4,0,5,3,2,0,2,4])

...显示的图...，单元格 2（编辑：感谢 Thomas K 的改进）：

vline = ax.axvline(1)
hline = ax.axhline(0.5)

def set_cursor(x, y):
    vline.set_xdata((x, x))
    hline.set_ydata((y, y))
    display(fig)

最后（单元格 3）：

interact(set_cursor, x=(1, 9, 0.01), y=(0, 5, 0.01))

再次显示带有小部件的图形。

所以问题是：

1. 如何禁止第一个数字显示？
2. 这是正确的方法还是有更好的方法？

编辑

我发现了一个 ipython 配置旋钮，根据this notebook，它允许禁止图形显示

%config InlineBackend.close_figures = False

虽然示例笔记本有效，但我不知道如何单独使用此选项（没有链接示例中提供的上下文管理器类）来隐藏图形显示。

编辑 2

我发现some documentation 中的InlineBackend.close_figures 是可配置的。

编辑 3

由@shadanan 回答触发，我想澄清一下，我的目的是将光标添加到现有图形中，而不是在每次光标移动时从头开始重新绘制绘图。将 3 个单元格合并为一个单元格：

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([3,1,2,4,0,5,3,2,0,2,4])

vline = ax.axvline(1)
hline = ax.axhline(0.5)

def set_cursor(x, y):
    vline.set_xdata((x, x))
    hline.set_ydata((y, y))
    display(fig)

interact(set_cursor, x=(1, 9, 0.01), y=(0, 5, 0.01))

它“应该”工作，但它没有。第一次执行单元格时，它显示 2 个数字。小部件交互后，仅显示 1 个图形。这是“奇怪的行为”，需要像@shadanan 答案中所示的解决方法。 ipython 开发人员可以对此发表评论吗？它是一个错误吗？

Answer 1

解决方案非常简单。为了避免显示第一个图，我们只需要在interact 调用之前添加一个close() 调用。

回顾问题的例子，像这样的单元格将正确显示一个交互式图形（而不是两个）：

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([3,1,2,4,0,5,3,2,0,2,4])
plt.close(fig)

vline = ax.axvline(1)
hline = ax.axhline(0.5)

def set_cursor(x, y):
    vline.set_xdata((x, x))
    hline.set_ydata((y, y))
    display(fig)

interact(set_cursor, x=(1, 9, 0.01), y=(0, 5, 0.01))

更简洁的方法是定义函数add_cursor（在单独的单元格或脚本中）：

def add_cursor(fig, ax):
    plt.close(fig)

    vline = ax.axvline(1, color='k')
    hline = ax.axhline(0.5, color='k')

    def set_cursor(x, y):
        vline.set_xdata((x, x))
        hline.set_ydata((y, y))
        display(fig)

    interact(set_cursor, x=ax.get_xlim(), y=ax.get_ylim())

然后在我们想要添加交互式光标时调用它：

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([3,1,2,4,0,5,3,2,0,2,4])
add_cursor(fig, ax)

Answer 2

我有一个只显示一个数字的 hacky 解决方法。问题似乎是代码中有两个点会生成一个图形，实际上，我们只想要第二个点，但我们无法阻止第一个点。解决方法是将第一个用于第一次执行，将第二个用于所有后续执行。下面是一些根据初始化标志在两者之间切换的代码：

%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
from IPython.html.widgets import interact, interactive, fixed
from IPython.html import widgets
from IPython.display import clear_output, display, HTML

class InteractiveCursor(object):
    initialized = False
    fig = None
    ax = None
    vline = None
    hline = None

    def initialize(self):
        self.fig, self.ax = plt.subplots()
        self.ax.plot([3,1,2,4,0,5,3,2,0,2,4])
        self.vline = self.ax.axvline(1)
        self.hline = self.ax.axhline(0.5)

    def set_cursor(self, x, y):
        if not self.initialized:
            self.initialize()

        self.vline.set_xdata((x, x))
        self.hline.set_ydata((y, y))

        if self.initialized:
            display(self.fig)
        self.initialized = True

ic = InteractiveCursor()
def set_cursor(x, y):
    ic.set_cursor(x, y)

interact(set_cursor, x=(1, 9, 0.01), y=(0, 5, 0.01));

我的意见是这应该被认为是一个错误。我用面向对象的接口试过了，也有同样的问题。

Answer 3

您可以使用新的（ish）notebook 后端以非常严格的方式执行此操作

%matplotlib notebook
import matplotlib.pyplot as plt
from IPython.html.widgets import interactive

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(range(5))


vline = ax.axvline(1, color='k')
hline = ax.axhline(0.5, color='k')

def set_cursor(x, y):
    vline.set_xdata((x, x))
    hline.set_ydata((y, y))
    ax.figure.canvas.draw_idle()

在一个单独的单元格中：

interactive(set_cursor, x=ax.get_xlim(), y=ax.get_ylim())

这仍然会在您每次移动光标时重新绘制整个图形，因为 notebook 当前不支持 blitting（正在处理 https://github.com/matplotlib/matplotlib/pull/4290）