3D Streudiagramm mit Python Matplotlib erstellen

Einführung

In diesem Tutorial lernen Sie, wie Sie mit der Matplotlib-Bibliothek in Python einen 3D-Streuplot erstellen. Ein Streuplot ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen drei Variablen. Es ist ein nützliches Werkzeug, um Muster und Trends in komplexen Daten zu identifizieren.

Tipps für die virtuelle Maschine

Nachdem der Start der virtuellen Maschine abgeschlossen ist, klicken Sie in der oberen linken Ecke, um zur Registerkarte Notebook zu wechseln und Jupyter Notebook für die Übung zu nutzen.

Manchmal müssen Sie einige Sekunden warten, bis Jupyter Notebook vollständig geladen ist. Die Validierung von Vorgängen kann aufgrund der Einschränkungen von Jupyter Notebook nicht automatisiert werden.

Wenn Sie bei der Lernphase Probleme haben, können Sie Labby um Hilfe bitten. Geben Sie nach der Sitzung Feedback ab, und wir werden das Problem für Sie prompt beheben.

Importieren der erforderlichen Bibliotheken

Um einen 3D-Streuplot zu erstellen, werden wir die Matplotlib-Bibliothek verwenden. Wir werden auch die NumPy-Bibliothek verwenden, um zufällige Daten zu generieren.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Daten vorbereiten

Wir werden mit der NumPy-Bibliothek zwei Datensätze mit zufälligen Werten generieren. Ein Datensatz wird die x- und y-Koordinaten repräsentieren, und der andere Datensatz wird die z-Koordinate repräsentieren.

def randrange(n, vmin, vmax):
    """
    Hilfsfunktion, um ein Array von Zufallszahlen mit der Form (n, ) zu erstellen,
    wobei jede Zahl gleichmäßig im Intervall (vmin, vmax) verteilt ist.
    """
    return (vmax - vmin)*np.random.rand(n) + vmin

n = 100

for m, zlow, zhigh in [('o', -50, -25), ('^', -30, -5)]:
    xs = randrange(n, 23, 32)
    ys = randrange(n, 0, 100)
    zs = randrange(n, zlow, zhigh)

Figur und Teilgrafik erstellen

Wir werden die Figur und die Teilgrafik mit der Funktion add_subplot aus der Matplotlib-Bibliothek erstellen. Wir werden auch die Projektion auf '3d' einstellen, um einen 3D-Graphen zu erstellen.

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')

Streudiagramm erstellen

Wir werden das Streudiagramm mit der Funktion scatter aus der Matplotlib-Bibliothek erstellen. Wir werden die x-, y- und z-Koordinaten sowie den Markierungsstil übergeben.

ax.scatter(xs, ys, zs, marker=m)

Achsenbeschriftungen festlegen

Wir werden die Beschriftungen für die x-, y- und z-Achsen mit den Funktionen set_xlabel, set_ylabel und set_zlabel aus der Matplotlib-Bibliothek festlegen.

ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')

Diagramm anzeigen

Wir werden das Diagramm mit der Funktion show aus der Matplotlib-Bibliothek anzeigen.

plt.show()

Zusammenfassung

In diesem Tutorial haben wir gelernt, wie man mit der Matplotlib-Bibliothek in Python einen 3D-Streudiagramm erstellt. Wir haben die Daten mit der NumPy-Bibliothek aufgesetzt, die Figur und die Teilgrafik mit der Funktion add_subplot erstellt, das Streudiagramm mit der Funktion scatter erstellt, die Achsenbeschriftungen mit den Funktionen set_xlabel, set_ylabel und set_zlabel festgelegt und das Diagramm mit der Funktion show angezeigt. Mit diesen Fähigkeiten können Sie 3D-Streudiagramme erstellen und anpassen, um komplexe Daten zu analysieren und zu visualisieren.