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    python如何做三维图

    爱喝马黛茶的安东尼爱喝马黛茶的安东尼2019-12-04 16:50:02原创4881

    Python三维绘图

    在遇到三维数据时,三维图像能给我们对数据带来更加深入地理解。python的matplotlib库就包含了丰富的三维绘图工具。

    1、创建三维坐标轴对象Axes3D

    创建Axes3D主要有两种方式,一种是利用关键字projection='3d'l来实现,另一种则是通过从mpl_toolkits.mplot3d导入对象Axes3D来实现,目的都是生成具有三维格式的对象Axes3D。

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    #方法一,利用关键字

    from matplotlib import pyplot as plt

    from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

    #定义坐标轴

    fig = plt.figure()

    ax1 = plt.axes(projection='3d')

    #ax = fig.add_subplot(111,projection='3d')  #这种方法也可以画多个子图

    #方法二,利用三维轴方法

    from matplotlib import pyplot as plt

    from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

    #定义图像和三维格式坐标轴

    fig=plt.figure()

    ax2 = Axes3D(fig)

    2、三维曲线和散点

    随后在定义的坐标轴上画图:

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    import numpy as np

    z = np.linspace(0,13,1000)

    x = 5*np.sin(z)

    y = 5*np.cos(z)

    zd = 13*np.random.random(100)

    xd = 5*np.sin(zd)

    yd = 5*np.cos(zd)

    ax1.scatter3D(xd,yd,zd, cmap='Blues')  #绘制散点图

    ax1.plot3D(x,y,z,'gray')    #绘制空间曲线

    plt.show()

    c7ee218c70559c76a703bd5352c7711.png

    3、三维曲面

    下一步画三维曲面:

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    fig = plt.figure()  #定义新的三维坐标轴

    ax3 = plt.axes(projection='3d')

    #定义三维数据

    xx = np.arange(-5,5,0.5)

    yy = np.arange(-5,5,0.5)

    X, Y = np.meshgrid(xx, yy)

    Z = np.sin(X)+np.cos(Y)

    #作图

    ax3.plot_surface(X,Y,Z,cmap='rainbow')

    #ax3.contour(X,Y,Z, zdim='z',offset=-2,cmap='rainbow)   #等高线图,要设置offset,为Z的最小值

    plt.show()

    f9527aea64241d8b0d6538a88e927d0.png

    如果加入渲染时的步长,会得到更加清晰细腻的图像:

    ax3.plot_surface(X,Y,Z,rstride = 1, cstride = 1,cmap='rainbow'),其中的row和cloum_stride为横竖方向的绘图采样步长,越小绘图越精细。

    b9a0631489d3806dfe156a9561a7240.png

    4、等高线

    同时还可以将等高线投影到不同的面上:

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    from matplotlib import pyplot as plt

    from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

    #定义坐标轴

    fig4 = plt.figure()

    ax4 = plt.axes(projection='3d')

    #生成三维数据

    xx = np.arange(-5,5,0.1)

    yy = np.arange(-5,5,0.1)

    X, Y = np.meshgrid(xx, yy)

    Z = np.sin(np.sqrt(X**2+Y**2))

    #作图

    ax4.plot_surface(X,Y,Z,alpha=0.3,cmap='winter')     #生成表面, alpha 用于控制透明度

    ax4.contour(X,Y,Z,zdir='z', offset=-3,cmap="rainbow")  #生成z方向投影,投到x-y平面

    ax4.contour(X,Y,Z,zdir='x', offset=-6,cmap="rainbow")  #生成x方向投影,投到y-z平面

    ax4.contour(X,Y,Z,zdir='y', offset=6,cmap="rainbow")   #生成y方向投影,投到x-z平面

    #ax4.contourf(X,Y,Z,zdir='y', offset=6,cmap="rainbow")   #生成y方向投影填充,投到x-z平面,contourf()函数

    #设定显示范围

    ax4.set_xlabel('X')

    ax4.set_xlim(-6, 4)  #拉开坐标轴范围显示投影

    ax4.set_ylabel('Y')

    ax4.set_ylim(-4, 6)

    ax4.set_zlabel('Z')

    ax4.set_zlim(-3, 3)

    plt.show()

    e740f60f8fab4767619f5389f8f9b84.png

    5、随机散点图

    可以利用scatter()生成各种不同大小,颜色的散点图,其参数如下:

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    #函数定义

    matplotlib.pyplot.scatter(x, y,

    s=None,   #散点的大小 array  scalar

    c=None,   #颜色序列   array、sequency

    marker=None,   #点的样式

    cmap=None,    #colormap 颜色样式

    norm=None,    #归一化  归一化的颜色camp

    vmin=None, vmax=None,    #对应上面的归一化范围

     alpha=None,     #透明度

    linewidths=None,   #线宽

    verts=None,   #

    edgecolors=None,  #边缘颜色

    data=None,

    **kwargs

    )

    #ref:https://matplotlib.org/api/_as_gen/matplotlib.pyplot.scatter.html

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    from matplotlib import pyplot as plt

    from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

    #定义坐标轴

    fig4 = plt.figure()

    ax4 = plt.axes(projection='3d')

    #生成三维数据

    xx = np.random.random(20)*10-5   #取100个随机数,范围在5~5之间

    yy = np.random.random(20)*10-5

    X, Y = np.meshgrid(xx, yy)

    Z = np.sin(np.sqrt(X**2+Y**2))

    #作图

    ax4.scatter(X,Y,Z,alpha=0.3,c=np.random.random(400),s=np.random.randint(10,20, size=(20, 40)))  

    #生成散点.利用c控制颜色序列,s控制大小

    #设定显示范围

    plt.show()

    3b19aa89547e6533c5231f4f6f20079.png

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