Matplotlib中FuncAnimation无法在函数内调用的问题

在使用 Matplotlib 进行动态更新图像时，我们经常会使用到 FuncAnimation 这个函数。它能够帮助我们制作并更新图像的每一帧，从而达到动态的效果。但是，在某些情况下，我们可能会发现无法在函数内部调用 FuncAnimation ，这就需要我们去解决这个问题。

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Matplotlib中FuncAnimation的基本使用方法

在了解如何解决无法在函数内部调用 FuncAnimation 的问题之前，我们需要先了解一下 FuncAnimation 的基本使用方法。

FuncAnimation 的参数和使用方法都非常简单。我们只需要定义一个用于更新图像的函数（update），然后使用 FuncAnimation 函数来不断调用这个函数即可。

示例代码如下所示：

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

fig, ax = plt.subplots()
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
line, = ax.plot(x, np.sin(x))

def update(frame):
    line.set_ydata(np.sin(x + frame/10.0))
    return line,

ani = FuncAnimation(fig, update, frames=100, blit=True)
plt.show()

在这个代码中，我们首先使用 matplotlib 创建了一个 Figure 和一个 Axes 对象，然后准备数据（这里使用了sin函数）。接下来，我们定义了一个更新函数 update ，这个函数会根据当前帧数 frame 不断地更新图像的数据。

最后，我们使用 FuncAnimation 函数来配置我们的动画。ani 变量会持续不断地生成新的图像帧，最后利用 plt.show() 来展示动画。

这就是使用 Matplotlib 制作动画的基本方法。但是，如果我们将上述代码放到函数中，之后再调用这个函数，就会出现 FuncAnimation 无法更新图像的问题。

FuncAnimation无法在函数内部调用的原因

将 FuncAnimation 放在函数中进行调用时，我们会发现图像并没有被更新。这个问题主要是因为 FuncAnimation 对于函数作用域的限制。

当我们在函数内部调用 FuncAnimation 时，这个函数本身并没有办法知道应该更新哪些数据。因为它只能看到当前所在函数的作用域，而看不到外部的全局变量和其他局部变量。

这就导致了：当我们在函数内部调用 FuncAnimation 实际上是在创建了一个局部变量，而这个变量和外部的全局变量是不同的。因此，更新的数据也是不同的，无法达到预期的效果。而如果将代码拆成两部分，全局的和函数内部的，再调用就能正常工作了。

解决方案

对于这个问题，我们可以采用一些方法来解决。

方法一：使用全局变量

最简单的方法是使用全局变量，将数据的更新放到全局中进行。这样，即使在函数内部调用 FuncAnimation，我们仍然可以在更新函数中访问这些全局变量。

示例代码如下所示：

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

fig, ax = plt.subplots()
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
line, = ax.plot(x, np.sin(x))

def update(frame):
    x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
    line.set_ydata(np.sin(x + frame/10.0))
    return line,

def plot_animation():
    ani = FuncAnimation(fig, update, frames=100, blit=True)
    plt.show()

plot_animation()

在这个代码中，我们将 x 定义为一个全局变量，并将 update 函数中与 x 相关的代码放到了函数内部。于是，在函数内部调用 FuncAnimation 时，我们仍然可以访问到全局变量 x，并且对它进行更新。

这种方法的缺点是，可能会使代码变得更加混乱和不易理解。因为全局变量在整个代码中都是可以访问的，可能会带来一些副作用和潜在的问题。

方法二：使用闭包

另一种解决方案是使用闭包。闭包可以让我们在函数内部定义一个与外部作用域相联系的变量，从而让我们在函数内部访问这个变量，而无需使用全局变量。

示例代码如下所示：

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

def plot_animation():
    fig, ax = plt.subplots()
    x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
    line, = ax.plot(x, np.sin(x))

    def update(frame):
        line.set_ydata(np.sin(x + frame/10.0))
        return line,

    ani = FuncAnimation(fig, update, frames=100, blit=True)
    plt.show()

plot_animation()