三维填充等高线图 | Matplotlib Python 教程

简介

在本实验中，你将学习如何使用 Python 中的 Matplotlib 库创建一个三角形的 3D 填充等高线图。该图将使用非结构化三角形网格和自定义三角剖分来创建。你将能够控制图的视角和颜色映射。

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Skills Graph

%%%%{init: {'theme':'neutral'}}%%%% flowchart RL matplotlib(("Matplotlib")) -.-> matplotlib/BasicConceptsGroup(["Basic Concepts"]) python(("Python")) -.-> python/BasicConceptsGroup(["Basic Concepts"]) python(("Python")) -.-> python/DataStructuresGroup(["Data Structures"]) python(("Python")) -.-> python/ModulesandPackagesGroup(["Modules and Packages"]) python(("Python")) -.-> python/DataScienceandMachineLearningGroup(["Data Science and Machine Learning"]) matplotlib/BasicConceptsGroup -.-> matplotlib/importing_matplotlib("Importing Matplotlib") matplotlib/BasicConceptsGroup -.-> matplotlib/figures_axes("Understanding Figures and Axes") python/BasicConceptsGroup -.-> python/booleans("Booleans") python/DataStructuresGroup -.-> python/lists("Lists") python/DataStructuresGroup -.-> python/tuples("Tuples") python/ModulesandPackagesGroup -.-> python/importing_modules("Importing Modules") python/DataScienceandMachineLearningGroup -.-> python/numerical_computing("Numerical Computing") python/DataScienceandMachineLearningGroup -.-> python/data_visualization("Data Visualization") subgraph Lab Skills matplotlib/importing_matplotlib -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} matplotlib/figures_axes -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} python/booleans -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} python/lists -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} python/tuples -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} python/importing_modules -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} python/numerical_computing -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} python/data_visualization -.-> lab-49006{{"创建自定义三维等高线图"}} end

导入库

第一步是导入必要的库。在这种情况下，我们将需要 Matplotlib、Numpy 和 Matplotlib Tri。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.tri as tri

创建坐标

接下来，我们将创建点的 x、y、z 坐标。我们将在极坐标中创建网格并计算 x、y、z。

n_angles = 48
n_radii = 8
min_radius = 0.25

radii = np.linspace(min_radius, 0.95, n_radii)
angles = np.linspace(0, 2*np.pi, n_angles, endpoint=False)
angles = np.repeat(angles[..., np.newaxis], n_radii, axis=1)
angles[:, 1::2] += np.pi/n_angles

x = (radii*np.cos(angles)).flatten()
y = (radii*np.sin(angles)).flatten()
z = (np.cos(radii)*np.cos(3*angles)).flatten()

创建自定义三角剖分

在这一步中，我们将创建一个自定义三角剖分，并屏蔽掉不需要的三角形。

triang = tri.Triangulation(x, y)
triang.set_mask(np.hypot(x[triang.triangles].mean(axis=1),
                         y[triang.triangles].mean(axis=1))
                < min_radius)

创建绘图

现在，我们将使用 tricontourf() 函数创建绘图并自定义视角。

ax = plt.figure().add_subplot(projection='3d')
ax.tricontourf(triang, z, cmap=plt.cm.CMRmap)
ax.view_init(elev=45.)

plt.show()

总结

在本实验中，你学习了如何使用 Python 中的 Matplotlib 创建一个三角形三维填充等高线图。你学习了如何创建坐标、创建自定义三角剖分，以及如何自定义绘图的视角和颜色映射。