Python3.0科学计算学习之绘图(四

2023-01-31 00:01:15 计算 绘图 科学

绘制三维图:

mplot3d工具包提供了点、线、等值线、曲面和所有其他基本组件以及三维旋转缩放的三维绘图。

1.散点的三维数据图

from mpl_toolkits.mplot3D import axes3d                    #需要从mplot3d模块中导入axes 3D类型

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

fig=plt.figure()

ax=fig.GCa(projection='3d')                                        #通过将关键字projection='3d'应用到坐标轴对象上来实现三维绘图

class1=0.6*np.random.standard_nORMal((200,3))

ax.plot(class1[:,0],class1[:,1],class1[:,2],'o')

class2=1.2*np.random.standard_normal((200,3))+np.array([5,4,0])

ax.plot(class2[:,0],class2[:,1],class2[:,2],'o')

class3=0.3*np.random.standard_normal((200,3))+np.array([0,3,2])

ax.plot(class3[:,0],class3[:,1],class3[:,2],'o')

                                                                        

2. 表面图(Surface plots)

基本用法:ax.plot_surface(X,Y,Z,alpha=0.5)   

X,Y,Z:数据 color:表明颜色    cmap:图层

示例:

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

fig=plt.figure()

ax=fig.gca(projection='3d')

X,Y,Z=axes3d.get_test_data(0.05)

ax.plot_surface(X,Y,Z,alpha=0.5)

                                                                                              

3. 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

示例:

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

import matplotlib.pyplot as plt

fig=plt.figure()

ax=fig.gca(projection='3d')

X,Y,Z=axes3d.get_test_data(0.05)

ax.plot_wireframe(X,Y,Z,rstride=5,cstride=5)

ax.contour(X,Y,Z,zdir='z',offset=-100)               #等高线

ax.contour(X,Y,Z,zdir='x',offset=-40)

ax.contour(X,Y,Z,zdir='y',offset=40)

ax.set_xlim3d(-40,40)                                        #设置坐标轴极限的标准

ax.set_ylim3d(-40,40)

ax.set_zlim3d(-100,100)

ax.set_xlabel('X axis')                                      #设置标签的命令

ax.set_ylabel('Y axis')

ax.set_zlabel('Z axis')

#结果图:

                                                      

4. 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

示例:

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 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()

#结果图如下:

                                                        

5.条形图(Bar plots)

基本方法: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

示例:

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)    

    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()    #结果图:

                         

 

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