Polare Diagramme mit Matplotlib erstellen

Einführung

Matplotlib ist eine Python-Bibliothek, die zur Erstellung von statischen, animierten und interaktiven Visualisierungen in Python verwendet wird. Eines der wichtigsten Merkmale von Matplotlib ist seine Fähigkeit, 2D- und 3D-Diagramme aller Arten und Stile zu erstellen, einschließlich Streudiagramme, Liniendiagramme und Balkendiagramme. In diesem Lab werden Sie lernen, wie Sie mit Matplotlib eine Polarkurve in einem rechteckigen Rahmen erstellen.

Tipps für die VM

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

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

Wenn Sie bei der Lernphase Probleme haben, können Sie Labby gerne fragen. Geben Sie nach der Sitzung Feedback, und wir werden das Problem für Sie prompt beheben.

Importieren der erforderlichen Bibliotheken

In diesem Schritt werden wir die erforderlichen Bibliotheken für die Erstellung der Polarkurve importieren. Wir werden numpy für numerische Berechnungen und matplotlib für die Erstellung des Diagramms verwenden.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Definieren der polaren Achsen

In diesem Schritt werden wir die polaren Achsen definieren und den Skalierungsfaktor festlegen. Wir werden PolarAxes.PolarTransform() verwenden, um die polaren Achsen zu definieren.

from matplotlib.projections import PolarAxes
from matplotlib.transforms import Affine2D

## Definieren der polaren Achsen
tr = Affine2D().scale(np.pi / 180., 1.) + PolarAxes.PolarTransform()

Definieren des Grid-Hilfsmittels

In diesem Schritt werden wir das Grid-Hilfsmittel definieren, das zur Erstellung der Polarkurve verwendet werden soll. Wir werden GridHelperCurveLinear verwenden, um das Grid-Hilfsmittel zu definieren.

from mpl_toolkits.axisartist import GridHelperCurveLinear, HostAxes
import mpl_toolkits.axisartist.angle_helper as angle_helper

## Definieren des Grid-Hilfsmittels
extreme_finder = angle_helper.ExtremeFinderCycle(20,
                                                 20,
                                                 lon_cycle=360,
                                                 lat_cycle=None,
                                                 lon_minmax=None,
                                                 lat_minmax=(0, np.inf),
                                                 )
grid_locator1 = angle_helper.LocatorDMS(12)
tick_formatter1 = angle_helper.FormatterDMS()

grid_helper = GridHelperCurveLinear(tr,
                                    extreme_finder=extreme_finder,
                                    grid_locator1=grid_locator1,
                                    tick_formatter1=tick_formatter1
                                    )

Erstellen der Hauptachsen

In diesem Schritt werden wir die Hauptachsen erstellen und das Grid-Hilfsmittel festlegen. Wir werden fig.add_subplot() verwenden, um die Hauptachsen zu erstellen.

## Erstellen der Hauptachsen
fig = plt.figure(figsize=(5, 5))
ax1 = fig.add_subplot(axes_class=HostAxes, grid_helper=grid_helper)

Erstellen von schwebenden Achsen

In diesem Schritt werden wir zwei schwebende Achsen erstellen, die zur Darstellung der Polarkurve in einem rechteckigen Rahmen verwendet werden sollen. Wir werden new_floating_axis() verwenden, um die schwebenden Achsen zu erstellen.

## Erstellen der schwebenden Achsen
ax1.axis["lat"] = axis = ax1.new_floating_axis(0, 60)
axis.label.set_text(r"$\theta = 60^{\circ}$")
axis.label.set_visible(True)

ax1.axis["lon"] = axis = ax1.new_floating_axis(1, 6)
axis.label.set_text(r"$r = 6$")

Setzen der Grenzen und Anzeigen des Gitters

In diesem Schritt werden wir die Grenzen für die Achsen setzen und das Gitter anzeigen. Wir werden set_aspect() verwenden, um das Seitenverhältnis der Achsen festzulegen, und grid() verwenden, um das Gitter anzuzeigen.

## Setzen der Grenzen und Anzeigen des Gitters
ax1.set_aspect(1.)
ax1.set_xlim(-5, 12)
ax1.set_ylim(-5, 10)
ax1.grid(True)

Anzeigen der Polarkurve

In diesem Schritt werden wir die Polarkurve im rechteckigen Rahmen anzeigen. Wir werden plt.show() verwenden, um das Diagramm anzuzeigen.

## Anzeigen der Polarkurve
plt.show()

Zusammenfassung

In diesem Lab haben Sie gelernt, wie Sie mit Matplotlib eine Polarkurve in einem rechteckigen Rahmen erstellen. Sie haben gelernt, wie Sie die polaren Achsen und das Grid-Hilfsmittel definieren, die Hauptachsen erstellen, die schwebenden Achsen erstellen, die Grenzen setzen, das Gitter anzeigen und die Polarkurve anzeigen. Mit diesen Kenntnissen können Sie mit Matplotlib eine Vielzahl von Polarkurven in rechteckigen Rahmen erstellen.