python绘制三维图的详细新手教程

目录
  • 一、初始化
  • 二、直线绘制(Line plots)
  • 三、散点绘制(Scatter plots)
  • 四、线框图(Wireframe plots)
  • 五、表面图(Surface plots)
  • 六、三角表面图(Tri-Surface plots)
  • 七、等高线(Contour plots)
  • 八、Bar plots(条形图)
  • 九、子图绘制(subplot)
  • 补充:
  • 总结

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()

参考:

http://matplotlib.org/mpl_toolkits/mplot3d/tutorial.html

总结

到此这篇关于python绘制三维图的文章就介绍到这了,更多相关python绘制三维图内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

(0)

相关推荐

  • python matplotlib绘制三维图的示例

    作者:catmelo 本文版权归作者所有 链接:https://www.cnblogs.com/catmelo/p/4162101.html 本文参考官方文档:http://matplotlib.org/mpl_toolkits/mplot3d/tutorial.html 起步 新建一个matplotlib.figure.Figure对象,然后向其添加一个Axes3D类型的axes对象. 其中Axes3D对象的创建,类似其他axes对象,只不过使用projection='3d'关键词. impo

  • 基于python,Matplotlib绘制函数的等高线与三维图像

    目录 1. 网格点 2. 等高线 3. 三维图像 本篇文章记录一下函数的等高线及其三维图像的可视化方法. 本例绘制的函数为: 1. 网格点   在绘制曲线之前,先了解一下网格点的绘制.比如绘制一个3x3的网格,那么就需要9个坐标点: (0,2)-----(1,2)-----(2,2) (0,1)-----(1,1)-----(2,1) (0,0)-----(1,0)-----(2,0)   将其x轴和y轴坐标分开表示: # x轴: [[0, 1, 2], [0, 1, 2],  [0, 1, 2

  • Python使用matplotlib绘制三维图形示例

    本文实例讲述了Python使用matplotlib绘制三维图形.分享给大家供大家参考,具体如下: 用二维泡泡图表示三维数据 泡泡的坐标2维,泡泡的大小三维,使用到的函数 plt.scatter(P[:,0], P[:,1], s=S, lw = 1.5, edgecolors = C, facecolors='None') 其中P[:,0], P[:,1]为泡泡的坐标数据,s为泡泡的大小,lw为泡泡的边线宽度,edgecolors为边线颜色,facecolors为填充颜色 代码及注释 # -*-

  • Python基于matplotlib实现绘制三维图形功能示例

    本文实例讲述了Python基于matplotlib实现绘制三维图形功能.分享给大家供大家参考,具体如下: 代码一: # coding=utf-8 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import mpl_toolkits.mplot3d x,y = np.mgrid[-2:2:20j,-2:2:20j] #测试数据 z=x*np.exp(-x**2-y**2) #三维图形 ax = plt.subplot(111, project

  • Python 绘制酷炫的三维图步骤详解

    通常我们用 Python 绘制的都是二维平面图,但有时也需要绘制三维场景图,比如像下面这样的: 这些图怎么做出来呢?今天就来分享下如何一步步绘制出三维矢量(SVG)图. 八面体 我们先以下面这个八面体为例. 1 安装相关包 首先安装两个必备包: import pyrr # NumPy 的 3D 函数库 import svgwrite # svg图形处理库 2 定义 3D 图生成环境 接下来定义几个类设置好 3 维图基础环境: viewport :矩形图范围 camera:包括视图矩阵和投影矩阵

  • python绘制三维图的详细新手教程

    目录 一.初始化 二.直线绘制(Line plots) 三.散点绘制(Scatter plots) 四.线框图(Wireframe plots) 五.表面图(Surface plots) 六.三角表面图(Tri-Surface plots) 七.等高线(Contour plots) 八.Bar plots(条形图) 九.子图绘制(subplot) 补充: 总结 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.Figu

  • 如何用python绘制雷达图

    目录 一.比较汽车性能 二.比较不同城市近期天气状况 雷达图是以从同一点开始的轴上表示的三个或更多个定量变量的二维图表的形式显示多变量数据的图形方法,雷达图通常用于综合分析多个指标,具有完整,清晰和直观的优点. 下面以实际例子给大家讲解一下雷达图的应用场景和绘制方法: 一.比较汽车性能 这类雷达图一般用于比较同类事物不同纬度性能的优劣,以奥迪A4L时尚动感型和凯迪拉克CT4精英型为例,我们来画一下这两种汽车的雷达图,代码如下: import pyecharts.options as opts f

  • 一篇文章教你学会使用Python绘制甘特图

    目录 优点 局限 一日一书 用来制作甘特图的专业工具也不少,常见的有:Microsoft Office Project.GanttProject.WARCHART XGantt.jQuery.Gantt.Excel等,网络上也有一些优质工具支持在线绘制甘特图. 可是这种现成的工具,往往也存在一些弊端,让编程人员不知所措.比如说,花里胡哨的UI,让人目不暇接,不知点哪个才好: 比如说,有些基于浏览器的图表需要掌握HTML.JS等编程语言,只会点Python的我直接被劝退: 再比如,进来就是注册.登

  • PYTHON绘制雷达图代码实例

    这篇文章主要介绍了PYTHON绘制雷达图代码实例,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 1.雷达图 import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np values = [0.09,-0.05,0.20,-0.02,0.08,0.09,0.03,0.027] x = np.linspace(0,2*np.pi,9)[:-1] c = np.random.random(size=(8,3)

  • Python绘制组合图的示例

    绘制组合图: 组合图就是将多个形状,组合到⼀个图形中,主要作⽤是节约作图的空间,节省读者的时间,从⽽提⾼ 信息传达的效率. import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt def plot_combination1(): sale = pd.read_excel('./data/每月目标销售额和实际销售额.xlsx',header=0,index_col=0) # 设置正常显示中文标签 plt.rcPa

  • python绘制趋势图的示例

    import matplotlib.pyplot as plt #plt用于显示图片 import matplotlib.image as mping #mping用于读取图片 import datetime as dt import matplotlib.dates as mdates from pylab import * def draw_trend_chart(dates,y): mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] #指定默认字体 m

  • 用python 绘制茎叶图和复合饼图

    茎叶图 from itertools import groupby nums2=[225, 232,232,245,235,245,270,225,240,240,217,195,225,185,200, 220,200,210,271,240,220,230,215,252,225,220,206,185,227,236] for k, g in groupby(sorted(nums2), key=lambda x: int(x) // 10): print (k, list(g)) # p

  • python 绘制斜率图进行对比分析

    你好,我是林骥. 斜率图,可以快速展现两组数据之间各维度的变化,特别适合用于对比两个时间点的数据. 比如说,为了对比分析某产品不同功能的用户满意度,经过问卷调查和数据统计,得到下面这个调查结果: 你不妨自己先思考一下,如何对这组数据进行可视化,才能让信息传递变得更加高效? 下面是我用 matplotlib 制作的图表: 从图中可以直观地看出,功能 C 的用户满意度明显下降,我们用比较鲜明的橙色来表示,以便引起观众重点关注:功能 D 和功能 E 的用户满意度明显提升,我们用蓝色表示,代表数据正在向

  • python turtle库画圣诞树详细代码教程

    目录 1. 圣诞树的本体 2. 蝴蝶结 3. 星星 4. 圣诞帽 5. 圣诞袜 6. 最后奉上完整代码 首先我们的目标是这样子的: 那么他有什么成分呢?有圣诞树的本体.大小蝴蝶结.星星.圣诞帽和袜子. 首先我们来画圣诞树的本体. 1. 圣诞树的本体 圣诞树本体是这样子的: 代码: class TreeBackBone(): def __init__(self): pencolor("pink") pensize(10) self.layer1() self.layer2() self.

随机推荐