Crear gráficos polares con Matplotlib

Introducción

Matplotlib es una biblioteca de Python que se utiliza para crear visualizaciones estáticas, animadas e interactivas en Python. Una de las características clave de Matplotlib es su capacidad para crear gráficos bidimensionales y tridimensionales de todos los tipos y estilos, incluyendo diagramas de dispersión, diagramas de líneas y diagramas de barras. En este laboratorio, aprenderá a crear una curva polar en una caja rectangular utilizando Matplotlib.

Consejos sobre la VM

Una vez finalizada la inicialización de la VM, haga clic en la esquina superior izquierda para cambiar a la pestaña Cuaderno y acceder a Jupyter Notebook para practicar.

A veces, es posible que tenga que esperar unos segundos a que Jupyter Notebook termine de cargarse. La validación de las operaciones no se puede automatizar debido a las limitaciones de Jupyter Notebook.

Si tiene problemas durante el aprendizaje, no dude en preguntar a Labby. Deje sus comentarios después de la sesión y lo resolveremos rápidamente para usted.

Importar las bibliotecas necesarias

En este paso, importaremos las bibliotecas necesarias para crear la curva polar. Utilizaremos numpy para el cálculo numérico y matplotlib para crear la gráfica.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Definir los ejes polares

En este paso, definiremos los ejes polares y estableceremos el factor de escala. Utilizaremos PolarAxes.PolarTransform() para definir los ejes polares.

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

## Define the polar axes
tr = Affine2D().scale(np.pi / 180., 1.) + PolarAxes.PolarTransform()

Definir el ayudante de cuadrícula

En este paso, definiremos el ayudante de cuadrícula que se utilizará para crear la curva polar. Utilizaremos GridHelperCurveLinear para definir el ayudante de cuadrícula.

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

## Define the grid helper
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
                                    )

Crear los ejes principales

En este paso, crearemos los ejes principales y estableceremos el ayudante de cuadrícula. Utilizaremos fig.add_subplot() para crear los ejes principales.

## Create the host axes
fig = plt.figure(figsize=(5, 5))
ax1 = fig.add_subplot(axes_class=HostAxes, grid_helper=grid_helper)

Crear ejes flotantes

En este paso, crearemos dos ejes flotantes que se utilizarán para mostrar la curva polar en un cuadro rectangular. Utilizaremos new_floating_axis() para crear los ejes flotantes.

## Create the floating axes
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"$r = 6$")

Establecer los límites y mostrar la cuadrícula

En este paso, estableceremos los límites para los ejes y mostraremos la cuadrícula. Utilizaremos set_aspect() para establecer la relación de aspecto de los ejes y grid() para mostrar la cuadrícula.

## Set the limits and display the grid
ax1.set_aspect(1.)
ax1.set_xlim(-5, 12)
ax1.set_ylim(-5, 10)
ax1.grid(True)

Mostrar la curva polar

En este paso, mostraremos la curva polar en el cuadro rectangular. Utilizaremos plt.show() para mostrar la gráfica.

## Display the polar curve
plt.show()

Resumen

En este laboratorio, aprendiste cómo crear una curva polar en un cuadro rectangular utilizando Matplotlib. Aprendiste cómo definir los ejes polares y el ayudante de cuadrícula, crear los ejes principales, crear los ejes flotantes, establecer los límites, mostrar la cuadrícula y mostrar la curva polar. Con este conocimiento, puedes crear una amplia variedad de curvas polares en cuadros rectangulares utilizando Matplotlib.