анимация python без globals

Question

Я пишу реализацию игры Конвей в жизни. Моя первая попытка состояла лишь в том, чтобы построить доску после каждого обновления, используя imshow matplotlib на плате NxN 1 и 0. Однако это не сработало, так как программа останавливается всякий раз, когда отображается сюжет. Вы должны закрыть график, чтобы получить следующую итерацию цикла.

Я обнаружил, что в matplotlib был пакет анимации, но он не принимает (или не дает) переменные, поэтому каждый реализованный им вариант (даже matplotlib's documentation) основан на глобальных переменных.

Так вроде двух вопросов здесь:

1) ли это место, где это нормально использовать глобалам? Я всегда читал, что это никогда не хорошая идея, но это просто догма?

2) Как бы вы сделали такую ​​анимацию в python без globals (Даже если это означает, что я считаю, что matplotlib, стандартная библиотека всегда предпочтительна).

Answer 1

Это просто примеры программ. Вы можете использовать object вместо глобальных переменных, например:

class GameOfLife(object): 
    def __init__(self, initial): 
     self.state = initial 
    def step(self): 
     # TODO: Game of Life implementation goes here 
     # Either assign a new value to self.state, or modify it 
    def plot_step(self): 
     self.step() 
     # TODO: Plot here 

# TODO: Initialize matplotlib here 
initial = [(0,0), (0,1), (0,2)] 
game = GameOfLife(initial) 
ani = animation.FuncAnimation(fig, game.plot_step) 
plt.show() 

Если вы действительно хотите, чтобы избежать классов, вы можете переписать программу так:

def step(state): 
    newstate = state[:] # TODO Game of Life implementation goes here 
    return newstate 
def plot(state): 
    # TODO: Plot here 
def play_game(state): 
    while True: 
     yield state 
     state = step(state) 

initial = [(0,0), (0,1), (0,2)] 
game = play_game(initial) 
ani = animation.FuncAnimation(fig, lambda: next(game)) 
plt.show() 

Обратите внимание, что для не-математического анимации (без меток, графиков, весов и т. д.), вы можете предпочесть pyglet или pygame.

Answer 2

Вот пример использования FuncAnimation без пользовательского класса:

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

def animate(data, im): 
    im.set_data(data) 

def step(): 
    while True: 
     # replace this with Conway's Game of Life logic 
     data = np.random.randn(10, 10) 
     yield data 

fig, ax = plt.subplots() 
im = ax.imshow(np.random.randn(10, 10), interpolation='nearest') 
ani = animation.FuncAnimation(
    fig, animate, step, interval=10, repeat=True, fargs=(im,)) 
plt.show() 

---

При использовании выхода (в отличии от возврата) в функции, она делает функцию а generator. Функции генератора сохраняют состояние. Каждый раз, когда вы вызываете next на итераторе, возвращенном генератором, поток выполнения берет вверх, где он остановился (из последнего выражения yield). Вот почему генераторы - это способ избежать глобальных привязок - потенциальные глобальные переменные являются лишь локальными переменными внутри функции генератора, и их состояние сохраняется между вызовами до next.

---

Кстати, предупреждение «никогда не использовать глобалы» недостаточно точно. Мы постоянно используем глобальные переменные. Каждый раз, когда вы импортируете модуль на уровне модуля, объект модуля является глобальным. Каждый раз, когда вы определяете функцию или класс на уровне модуля, она является глобальной. Нет ничего плохого в использовании глобалов (хотя верно, что доступ к глобальным функциям изнутри функции медленнее, чем доступ к локальным функциям функции. Тем не менее, остерегайтесь предварительной оптимизации).

Возможно, вместо этого предупреждение должно гласить: «Не пытайтесь использовать глобальные переменные, которые меняют состояние». Причина, по которой изменение глобальных значений является плохим, состоит в том, что каждая функция, которая изменяет глобальную, становится бессвязной. Эта функция больше не может быть понята и протестирована как изолированная единица кода. Первичные инструменты-программисты используют для решения проблем, чтобы разбить большие проблемы на более мелкие части. Функции и классы помогают разбить проблемы на более мелкие куски. Но когда вы используете mutating globals, вы теряете это преимущество. Ум должен теперь заглянуть весь модуль сразу, чтобы понять код.