Блог

Я очень новичок в python, поэтому мой код может быть грязным. Я пытался выполнить эту домашнюю работу по физике, используя модель Изинга, где для каждой ячейки задается массив 16×16 со значением спина (-1 или 1). Затем, используя mcmove(config,iT) , находят равновесную ситуацию для заданной температуры, используя calcMag(config) . Программа также вычисляет общую намагниченность для каждой ситуации.

Моя проблема в том, что я добился анимации различных массивов (с помощью matplotlib.animation.ArtistAnimation ), но я также хотел бы анимировать намагниченность. Моей конечной целью было бы анимировать шесть подзаголовков и синхронизировать каждый кадр: массив для каждой температуры и его значение намагниченности в одном и том же кадре для трех температур.

Вот мой код (предыдущие определения можно пропустить, я думаю, что моя проблема внутри цикла при построении графика намагниченности):

 import numpy as np
from numpy.random import rand
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation

def initialstate(N):
    '''Generates a random spin configuration for initial conditions'''
    state=2*np.random.randint(2,size=(N,N))-1
    return state

def mcmove(config,beta):
    '''Monte Carlo move using Metropolis algorithm'''
    for i in range(N):
        for j in range(N):
            #select random spin for NxN system
            a=np.random.randint(0,N)
            b=np.random.randint(0,N)
            s=config[a,b]
            #calculate energy cost of this new configuration (the % is for calculation of periodic boundary conditions)
            nb=config[(a 1)%N,b]   config[a,(b 1)%N] config[(a-1)%N,b] config[a,(b-1)%N]
            cost = 2*s*nb
            #flip spin or not, depending on the cost and its Boltzmann factor
            ## (acceptance probability is given by Boltzmann factor with beta=1/kBT)
            if cost<0:
                s*=-1
            elif rand() < np.exp(-cost*beta):
                s*=-1
            config[a,b]=s
    return config

def calcEnergy(config):
    '''Energy of a given configuration'''
    energy = 0
    for i in range(len(config)):
        for j in range(len(config)):
            S = config[i,j]
            nb=config[(i 1)%N,j] config[i,(j 1)%N]   config[(i-1)%N,j]   config[i,(j-1)%N]
            energy  = -nb*S
    return energy/4.

def calcMag(config):
    '''Magnetization of a given configuration'''
    mag = np.sum(config)
    return mag

nt = 64         # number of temperature points
N = 16           # size of the lattice, NxX
eqSteps = 10    # number of MC sweeps for equilibration

n1= 1.0/(eqSteps*N*N)
Magnetization = np.zeros(eqSteps)

n=0

tem='Temperature = '

c=0
f=0
id=1


images1 = []
images2 = []
images3 = []
#images4 = []
#images5 = []
#images6 = []

fig = plt.figure()
ax1 = fig.add_subplot(2,3,1)
ax2 = fig.add_subplot(2,3,2)
ax3 = fig.add_subplot(2,3,3)
ax4 = fig.add_subplot(2,3,4)
ax5 = fig.add_subplot(2,3,5)
ax6 = fig.add_subplot(2,3,6)

list=[[0.5, ax1, images1, ax4],
      [1.5, ax2, images2, ax5],
      [3.0, ax3, images3, ax6]] 

for T, c, p, g in list:    
    
    E1 = M1 = E2 = M2 = 0

    config = initialstate(N)
    iT = 1.0/T
    iT2 = iT*iT
    
    print ("Simulation at temperature T=",T)
    titles = tem   str(T)
    
    for i in range(eqSteps):   # equilibrate
        mcmove(config,iT)      # Monte Carlo moves
            
        im = c.imshow(config, animated=True)
        c.set_title(titles)
        p.append([im])
    
        Mag = calcMag(config)
        M1 = M1   Mag
        Magnetization[i]  = n1*M1
        
        g.plot(i, abs(Magnetization[i]),'.',color="#348ABD")
        g.set_title('Magnetization')

        
ani = animation.ArtistAnimation(fig, images1, interval=50, blit=True, repeat_delay=0)
ani = animation.ArtistAnimation(fig, images2, interval=50, blit=True, repeat_delay=0)
ani = animation.ArtistAnimation(fig, images3, interval=50, blit=True, repeat_delay=0)
 

ЗАРАНЕЕ БОЛЬШОЕ ВАМ СПАСИБО.

О более тривиальных вещах я также хотел бы получить некоторую помощь в:

• Могу ли я удалить ось из массивов?
• Могу ли я иметь одну и ту же ось для графиков намагниченности для каждого кадра?
• Как разместить метки xl и yl на графиках намагниченности?
• Могу ли я поместить на рисунок метку, которая обновляется с каждым кадром? Я хочу это для их перечисления