Matplotlib 三角剖分图 | Python 编程教程

简介

本实验将指导你使用 Matplotlib 创建三角剖分图。你将学习如何创建 Triangulation 对象、使用 TriFinder 对象以及设置交互性以突出显示光标下方的三角形。

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创建三角剖分对象

首先，我们需要创建一个三角剖分对象。我们将使用 matplotlib.tri 中的 Triangulation 类。在这个例子中，我们将用随机数据创建一个三角剖分对象。

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

## 生成随机数据
x = np.random.rand(10)
y = np.random.rand(10)
triang = Triangulation(x, y)

创建 TriFinder 对象

为了找到光标下方的三角形，我们需要创建一个 TriFinder 对象。我们可以使用 get_trifinder() 方法从三角剖分对象中获取默认的 TriFinder 对象。

trifinder = triang.get_trifinder()

设置绘图

现在，我们可以设置绘图了。我们将使用 plt.subplots() 创建一个图形和轴对象。然后，我们将使用 ax.triplot() 绘制三角剖分图。

fig, ax = plt.subplots()
ax.triplot(triang)

突出显示光标下方的三角形

当鼠标在绘图区域移动时，我们希望突出显示光标下方的三角形。为此，我们将创建一个 Polygon 对象，该对象将使用光标下方三角形的顶点进行更新。我们将使用 ax.add_patch() 将多边形添加到绘图中。

from matplotlib.patches import Polygon

polygon = Polygon([[0, 0], [0, 0], [0, 0]], facecolor='y')
ax.add_patch(polygon)

我们还将创建一个函数 update_polygon()，该函数将使用光标下方三角形的顶点更新多边形的顶点。

def update_polygon(tri):
    if tri == -1:
        points = [0, 0, 0]
    else:
        points = triang.triangles[tri]
    xs = triang.x[points]
    ys = triang.y[points]
    polygon.set_xy(np.column_stack([xs, ys]))

设置交互性

我们需要设置交互性来更新光标下方的三角形。我们将使用 motion_notify_event 来检测鼠标何时在绘图区域上移动。我们将创建一个函数 on_mouse_move()，该函数将使用 TriFinder 对象获取光标下方的三角形，用三角形的顶点更新多边形，并使用三角形的索引更新绘图标题。

def on_mouse_move(event):
    if event.inaxes is None:
        tri = -1
    else:
        tri = trifinder(event.xdata, event.ydata)
    update_polygon(tri)
    ax.set_title(f'Triangle {tri}')
    event.canvas.draw()

fig.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', on_mouse_move)

显示绘图

最后，我们可以使用 plt.show() 来显示绘图。

plt.show()

总结

在本实验中，我们学习了如何使用 Matplotlib 创建三角剖分图。我们使用 Triangulation 和 TriFinder 类来创建三角剖分并找到光标下方的三角形。我们还设置了交互性以突出显示光标下方的三角形。

使用 Matplotlib 创建交互式三角剖分图

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