搜索
首页后端开发Python教程python绘制三维图的详细教程

【相关推荐:Python3视频教程

本文仅仅梳理最基本的绘图方法。

一、初始化

假设已经安装了matplotlib工具包。

利用matplotlib.figure.Figure创建一个图框:

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

二、直线绘制(Line plots)

基本用法:

ax.plot(x,y,z,label=' ')

code:

import matplotlib as mpl
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
mpl.rcParams['legend.fontsize'] = 10
 
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
theta = np.linspace(-4 * np.pi, 4 * np.pi, 100)
z = np.linspace(-2, 2, 100)
r = z**2 + 1
x = r * np.sin(theta)
y = r * np.cos(theta)
ax.plot(x, y, z, label='parametric curve')
ax.legend()
 
plt.show()

三、散点绘制(Scatter plots)

基本用法:

ax.scatter(xs, ys, zs, s=20, c=None, depthshade=True, *args, *kwargs)
  • xs,ys,zs:输入数据;
  • s:scatter点的尺寸
  • c:颜色,如c = 'r'就是红色;
  • depthshase:透明化,True为透明,默认为True,False为不透明
  • *args等为扩展变量,如maker = 'o',则scatter结果为’o‘的形状

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 
 
def randrange(n, vmin, vmax):
    '''
    Helper function to make an array of random numbers having shape (n, )
    with each number distributed Uniform(vmin, vmax).
    '''
    return (vmax - vmin)*np.random.rand(n) + vmin
 
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
 
n = 100
 
# For each set of style and range settings, plot n random points in the box
# defined by x in [23, 32], y in [0, 100], z in [zlow, zhigh].
for c, m, zlow, zhigh in [('r', 'o', -50, -25), ('b', '^', -30, -5)]:
    xs = randrange(n, 23, 32)
    ys = randrange(n, 0, 100)
    zs = randrange(n, zlow, zhigh)
    ax.scatter(xs, ys, zs, c=c, marker=m)
 
ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')
 
plt.show()

四、线框图(Wireframe plots)

基本用法:

ax.plot_wireframe(X, Y, Z, *args, **kwargs)
  • X,Y,Z:输入数据
  • rstride:行步长
  • cstride:列步长
  • rcount:行数上限
  • ccount:列数上限

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
import matplotlib.pyplot as plt
 
 
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
 
# Grab some test data.
X, Y, Z = axes3d.get_test_data(0.05)
 
# Plot a basic wireframe.
ax.plot_wireframe(X, Y, Z, rstride=10, cstride=10)
 
plt.show()

五、表面图(Surface plots)

基本用法:

ax.plot_surface(X, Y, Z, *args, **kwargs)
  • X,Y,Z:数据
  • rstride、cstride、rcount、ccount:同Wireframe plots定义
  • color:表面颜色
  • cmap:图层

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cm
from matplotlib.ticker import LinearLocator, FormatStrFormatter
import numpy as np
 
 
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
 
# Make data.
X = np.arange(-5, 5, 0.25)
Y = np.arange(-5, 5, 0.25)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)
R = np.sqrt(X**2 + Y**2)
Z = np.sin(R)
 
# Plot the surface.
surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap=cm.coolwarm,
                       linewidth=0, antialiased=False)
 
# Customize the z axis.
ax.set_zlim(-1.01, 1.01)
ax.zaxis.set_major_locator(LinearLocator(10))
ax.zaxis.set_major_formatter(FormatStrFormatter('%.02f'))
 
# Add a color bar which maps values to colors.
fig.colorbar(surf, shrink=0.5, aspect=5)
 
plt.show()

六、三角表面图(Tri-Surface plots)

基本用法:

ax.plot_trisurf(*args, **kwargs)
  • X,Y,Z:数据
  • 其他参数类似surface-plot

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 
 
n_radii = 8
n_angles = 36
 
# Make radii and angles spaces (radius r=0 omitted to eliminate duplication).
radii = np.linspace(0.125, 1.0, n_radii)
angles = np.linspace(0, 2*np.pi, n_angles, endpoint=False)
 
# Repeat all angles for each radius.
angles = np.repeat(angles[..., np.newaxis], n_radii, axis=1)
 
# Convert polar (radii, angles) coords to cartesian (x, y) coords.
# (0, 0) is manually added at this stage,  so there will be no duplicate
# points in the (x, y) plane.
x = np.append(0, (radii*np.cos(angles)).flatten())
y = np.append(0, (radii*np.sin(angles)).flatten())
 
# Compute z to make the pringle surface.
z = np.sin(-x*y)
 
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
 
ax.plot_trisurf(x, y, z, linewidth=0.2, antialiased=True)
 
plt.show()

七、等高线(Contour plots)

基本用法:

ax.contour(X, Y, Z, *args, **kwargs)

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cm
 
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
X, Y, Z = axes3d.get_test_data(0.05)
cset = ax.contour(X, Y, Z, cmap=cm.coolwarm)
ax.clabel(cset, fontsize=9, inline=1)
 
plt.show()

二维的等高线,同样可以配合三维表面图一起绘制:

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cm
 
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
X, Y, Z = axes3d.get_test_data(0.05)
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=8, cstride=8, alpha=0.3)
cset = ax.contour(X, Y, Z, zdir='z', offset=-100, cmap=cm.coolwarm)
cset = ax.contour(X, Y, Z, zdir='x', offset=-40, cmap=cm.coolwarm)
cset = ax.contour(X, Y, Z, zdir='y', offset=40, cmap=cm.coolwarm)
 
ax.set_xlabel('X')
ax.set_xlim(-40, 40)
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_ylim(-40, 40)
ax.set_zlabel('Z')
ax.set_zlim(-100, 100)
 
plt.show()

也可以是三维等高线在二维平面的投影:

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cm
 
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
X, Y, Z = axes3d.get_test_data(0.05)
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=8, cstride=8, alpha=0.3)
cset = ax.contourf(X, Y, Z, zdir='z', offset=-100, cmap=cm.coolwarm)
cset = ax.contourf(X, Y, Z, zdir='x', offset=-40, cmap=cm.coolwarm)
cset = ax.contourf(X, Y, Z, zdir='y', offset=40, cmap=cm.coolwarm)
 
ax.set_xlabel('X')
ax.set_xlim(-40, 40)
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_ylim(-40, 40)
ax.set_zlabel('Z')
ax.set_zlim(-100, 100)
 
plt.show()

八、Bar plots(条形图)

基本用法:

ax.bar(left, height, zs=0, zdir='z', *args, **kwargs
  • x,y,zs = z,数据
  • zdir:条形图平面化的方向,具体可以对应代码理解。

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
for c, z in zip(['r', 'g', 'b', 'y'], [30, 20, 10, 0]):
    xs = np.arange(20)
    ys = np.random.rand(20)
 
    # You can provide either a single color or an array. To demonstrate this,
    # the first bar of each set will be colored cyan.
    cs = [c] * len(xs)
    cs[0] = 'c'
    ax.bar(xs, ys, zs=z, zdir='y', color=cs, alpha=0.8)
 
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel('Z')
 
plt.show()

九、子图绘制(subplot)

A-不同的2-D图形,分布在3-D空间,其实就是投影空间不空,对应code:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
 
# Plot a sin curve using the x and y axes.
x = np.linspace(0, 1, 100)
y = np.sin(x * 2 * np.pi) / 2 + 0.5
ax.plot(x, y, zs=0, zdir='z', label='curve in (x,y)')
 
# Plot scatterplot data (20 2D points per colour) on the x and z axes.
colors = ('r', 'g', 'b', 'k')
x = np.random.sample(20*len(colors))
y = np.random.sample(20*len(colors))
c_list = []
for c in colors:
    c_list.append([c]*20)
# By using zdir='y', the y value of these points is fixed to the zs value 0
# and the (x,y) points are plotted on the x and z axes.
ax.scatter(x, y, zs=0, zdir='y', c=c_list, label='points in (x,z)')
 
# Make legend, set axes limits and labels
ax.legend()
ax.set_xlim(0, 1)
ax.set_ylim(0, 1)
ax.set_zlim(0, 1)
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel('Z')

B-子图Subplot用法

与MATLAB不同的是,如果一个四子图效果,如:

MATLAB:

subplot(2,2,1)
subplot(2,2,2)
subplot(2,2,[3,4])

Python:

subplot(2,2,1)
subplot(2,2,2)
subplot(2,1,2)

code:

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.axes3d import Axes3D, get_test_data
from matplotlib import cm
import numpy as np
 
 
# set up a figure twice as wide as it is tall
fig = plt.figure(figsize=plt.figaspect(0.5))
 
#===============
#  First subplot
#===============
# set up the axes for the first plot
ax = fig.add_subplot(2, 2, 1, projection='3d')
 
# plot a 3D surface like in the example mplot3d/surface3d_demo
X = np.arange(-5, 5, 0.25)
Y = np.arange(-5, 5, 0.25)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)
R = np.sqrt(X**2 + Y**2)
Z = np.sin(R)
surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap=cm.coolwarm,
                       linewidth=0, antialiased=False)
ax.set_zlim(-1.01, 1.01)
fig.colorbar(surf, shrink=0.5, aspect=10)
 
#===============
# Second subplot
#===============
# set up the axes for the second plot
ax = fig.add_subplot(2,1,2, projection='3d')
 
# plot a 3D wireframe like in the example mplot3d/wire3d_demo
X, Y, Z = get_test_data(0.05)
ax.plot_wireframe(X, Y, Z, rstride=10, cstride=10)
 
plt.show()

补充:

文本注释的基本用法:

code:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
 
 
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
 
# Demo 1: zdir
zdirs = (None, 'x', 'y', 'z', (1, 1, 0), (1, 1, 1))
xs = (1, 4, 4, 9, 4, 1)
ys = (2, 5, 8, 10, 1, 2)
zs = (10, 3, 8, 9, 1, 8)
 
for zdir, x, y, z in zip(zdirs, xs, ys, zs):
    label = '(%d, %d, %d), dir=%s' % (x, y, z, zdir)
    ax.text(x, y, z, label, zdir)
 
# Demo 2: color
ax.text(9, 0, 0, "red", color='red')
 
# Demo 3: text2D
# Placement 0, 0 would be the bottom left, 1, 1 would be the top right.
ax.text2D(0.05, 0.95, "2D Text", transform=ax.transAxes)
 
# Tweaking display region and labels
ax.set_xlim(0, 10)
ax.set_ylim(0, 10)
ax.set_zlim(0, 10)
ax.set_xlabel('X axis')
ax.set_ylabel('Y axis')
ax.set_zlabel('Z axis')
 
plt.show()

【相关推荐:Python3视频教程

以上是python绘制三维图的详细教程的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

声明
本文转载于:脚本之家。如有侵权,请联系admin@php.cn删除
2小时的Python计划:一种现实的方法2小时的Python计划:一种现实的方法Apr 11, 2025 am 12:04 AM

2小时内可以学会Python的基本编程概念和技能。1.学习变量和数据类型,2.掌握控制流(条件语句和循环),3.理解函数的定义和使用,4.通过简单示例和代码片段快速上手Python编程。

Python:探索其主要应用程序Python:探索其主要应用程序Apr 10, 2025 am 09:41 AM

Python在web开发、数据科学、机器学习、自动化和脚本编写等领域有广泛应用。1)在web开发中,Django和Flask框架简化了开发过程。2)数据科学和机器学习领域,NumPy、Pandas、Scikit-learn和TensorFlow库提供了强大支持。3)自动化和脚本编写方面,Python适用于自动化测试和系统管理等任务。

您可以在2小时内学到多少python?您可以在2小时内学到多少python?Apr 09, 2025 pm 04:33 PM

两小时内可以学到Python的基础知识。1.学习变量和数据类型,2.掌握控制结构如if语句和循环,3.了解函数的定义和使用。这些将帮助你开始编写简单的Python程序。

如何在10小时内通过项目和问题驱动的方式教计算机小白编程基础?如何在10小时内通过项目和问题驱动的方式教计算机小白编程基础?Apr 02, 2025 am 07:18 AM

如何在10小时内教计算机小白编程基础?如果你只有10个小时来教计算机小白一些编程知识,你会选择教些什么�...

如何在使用 Fiddler Everywhere 进行中间人读取时避免被浏览器检测到?如何在使用 Fiddler Everywhere 进行中间人读取时避免被浏览器检测到?Apr 02, 2025 am 07:15 AM

使用FiddlerEverywhere进行中间人读取时如何避免被检测到当你使用FiddlerEverywhere...

Python 3.6加载Pickle文件报错"__builtin__"模块未找到怎么办?Python 3.6加载Pickle文件报错"__builtin__"模块未找到怎么办?Apr 02, 2025 am 07:12 AM

Python3.6环境下加载Pickle文件报错:ModuleNotFoundError:Nomodulenamed...

如何提高jieba分词在景区评论分析中的准确性?如何提高jieba分词在景区评论分析中的准确性?Apr 02, 2025 am 07:09 AM

如何解决jieba分词在景区评论分析中的问题?当我们在进行景区评论分析时,往往会使用jieba分词工具来处理文�...

如何使用正则表达式匹配到第一个闭合标签就停止?如何使用正则表达式匹配到第一个闭合标签就停止?Apr 02, 2025 am 07:06 AM

如何使用正则表达式匹配到第一个闭合标签就停止?在处理HTML或其他标记语言时,常常需要使用正则表达式来�...

See all articles

热AI工具

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

人工智能驱动的应用程序,用于创建逼真的裸体照片

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

用于从照片中去除衣服的在线人工智能工具。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

免费脱衣服图片

Clothoff.io

Clothoff.io

AI脱衣机

AI Hentai Generator

AI Hentai Generator

免费生成ai无尽的。

热门文章

R.E.P.O.能量晶体解释及其做什么(黄色晶体)
3 周前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O.最佳图形设置
3 周前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
R.E.P.O.如果您听不到任何人,如何修复音频
3 周前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
WWE 2K25:如何解锁Myrise中的所有内容
3 周前By尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

热工具

禅工作室 13.0.1

禅工作室 13.0.1

功能强大的PHP集成开发环境

MinGW - 适用于 Windows 的极简 GNU

MinGW - 适用于 Windows 的极简 GNU

这个项目正在迁移到osdn.net/projects/mingw的过程中,你可以继续在那里关注我们。MinGW:GNU编译器集合(GCC)的本地Windows移植版本,可自由分发的导入库和用于构建本地Windows应用程序的头文件;包括对MSVC运行时的扩展,以支持C99功能。MinGW的所有软件都可以在64位Windows平台上运行。

mPDF

mPDF

mPDF是一个PHP库,可以从UTF-8编码的HTML生成PDF文件。原作者Ian Back编写mPDF以从他的网站上“即时”输出PDF文件,并处理不同的语言。与原始脚本如HTML2FPDF相比,它的速度较慢,并且在使用Unicode字体时生成的文件较大,但支持CSS样式等,并进行了大量增强。支持几乎所有语言,包括RTL(阿拉伯语和希伯来语)和CJK(中日韩)。支持嵌套的块级元素(如P、DIV),

Dreamweaver CS6

Dreamweaver CS6

视觉化网页开发工具

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神级代码编辑软件(SublimeText3)