使用 Python Matplotlib 为 3D 折线图创建多边形 | 教程

简介

在本教程中，我们将学习如何使用 Python 的 Matplotlib 库在三维图中的折线图下方创建填充空间的多边形。这些多边形将是半透明的，营造出一种“锯齿状彩色玻璃”的效果。

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导入所需库

我们将首先导入必要的库。

import math
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.collections import PolyCollection

定义折线图下方的多边形函数

接下来，我们定义一个函数 polygon_under_graph(x, y)，它构建顶点列表，该列表定义了填充 (x, y) 折线图下方空间的多边形。此函数假定 x 是按升序排列的。

def polygon_under_graph(x, y):
    """
    构建顶点列表，该列表定义了填充 (x, y) 折线图下方空间的多边形。此函数假定 x 是按升序排列的。
    """
    return [(x[0], 0.), *zip(x, y), (x[-1], 0.)]

创建三维图

现在我们将使用 Matplotlib 创建一个三维图。

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

定义 x 和 lambda 数组

我们分别使用 linspace 和 range 函数来定义 x 和 lambda 数组。

x = np.linspace(0., 10., 31)
lambdas = range(1, 9)

计算顶点和面颜色

我们使用 Matplotlib 的 vectorize 和 colormaps 函数来计算顶点和面颜色。

## verts[i] 是定义多边形 i 的 (x, y) 对列表。
gamma = np.vectorize(math.gamma)
verts = [polygon_under_graph(x, l**x * np.exp(-l) / gamma(x + 1))
         for l in lambdas]
facecolors = plt.colormaps['viridis_r'](np.linspace(0, 1, len(verts)))

创建多边形并添加到绘图中

我们使用 Matplotlib 的 PolyCollection 函数创建多边形，并将它们添加到绘图中。

poly = PolyCollection(verts, facecolors=facecolors, alpha=.7)
ax.add_collection3d(poly, zs=lambdas, zdir='y')

设置绘图的范围和标签

最后，我们使用 set 函数来设置绘图的范围和标签。

ax.set(xlim=(0, 10), ylim=(1, 9), zlim=(0, 0.35),
       xlabel='x', ylabel=r'$\lambda$', zlabel='probability')

显示绘图

我们使用 show 函数来显示绘图。

plt.show()

总结

在本教程中，我们学习了如何使用 Python 的 Matplotlib 库在三维绘图中创建填充折线图下方空间的多边形。我们使用 PolyCollection 函数来创建多边形，并使用 set 函数设置绘图的范围和标签。

为折线图创建 3D 多边形填充

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