更新関数を使ってMatplotlibでNetworkXグラフをアニメーション化する方法

MatplotlibでNetworkXのグラフをアニメーション化するには、update関数（animate）を活用します。この記事では、FuncAnimationを使ってグラフにランダムなエッジを次々と追加していくアニメーションの作成方法を、具体的な手順とコード例とともに解説します。

実装の手順

1. 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲のパディング（余白）を調整します。
2. figure()メソッドを使って、新しい図を作成するか、既存の図をアクティブにします。
3. エッジ・名前・グラフ属性を指定してグラフを初期化します。
4. add_nodes_from()メソッドでグラフにノードを追加します。
5. MatplotlibでグラフGを描画します。
6. FuncAnimation()クラスを使用し、関数animateを繰り返し呼び出すことでアニメーションを作成します。
7. animate関数は、現在の図をクリアした後、2つの乱数を生成し、そのノード間にエッジを描画します。
8. 図を表示するには、show()メソッドを使用します。

コード例

from matplotlib import pyplot as plt, animation
import networkx as nx
import random

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fig = plt.figure()

G = nx.DiGraph()
G.add_nodes_from([0, 1, 2, 3, 4])

nx.draw(G, with_labels=True)

def animate(frame):
    fig.clear()
    num1 = random.randint(0, 4)
    num2 = random.randint(0, 4)
    G.add_edges_from([(num1, num2)])
    nx.draw(G, with_labels=True)

ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, frames=6, interval=1000, repeat=True)

plt.show()

コードのポイント

• nx.DiGraph()：有向グラフを作成しています。無向グラフにしたい場合はnx.Graph()に置き換えてください。
• frames=6：animate関数が6回呼び出され、各フレームで1本ずつエッジが追加されます。
• interval=1000：フレーム間の間隔は1000ミリ秒（1秒）です。値を小さくするとアニメーションが速くなります。
• repeat=True：アニメーションが終了後、自動的に繰り返し再生されます。

出力結果

上記のコードを実行すると、ノード0〜4を持つ有向グラフに対して、1秒ごとにランダムな2つのノード間へエッジが追加されていく様子をアニメーションとして確認できます。fig.clear()によって毎フレーム描画内容をリセットしているため、最新のグラフ状態だけが表示される仕組みです。