Matplotlib | Python 可视化库 | 极坐标曲线教程

简介

Matplotlib 是一个用于在 Python 中创建静态、动画和交互式可视化效果的 Python 库。Matplotlib 的一个关键特性是它能够创建各种类型和样式的二维和三维图形，包括散点图、折线图和柱状图。在本实验中，你将学习如何使用 Matplotlib 在矩形框中创建极坐标曲线。

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导入所需库

在这一步中，我们将导入创建极坐标曲线所需的库。我们将使用 numpy 进行数值计算，并使用 matplotlib 来创建图形。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

定义极坐标轴

在这一步中，我们将定义极坐标轴并设置缩放因子。我们将使用 PolarAxes.PolarTransform() 来定义极坐标轴。

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

## 定义极坐标轴
tr = Affine2D().scale(np.pi / 180., 1.) + PolarAxes.PolarTransform()

定义网格辅助器

在这一步中，我们将定义用于创建极坐标曲线的网格辅助器。我们将使用 GridHelperCurveLinear 来定义网格辅助器。

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

## 定义网格辅助器
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
                                    )

创建宿主坐标轴

在这一步中，我们将创建宿主坐标轴并设置网格辅助器。我们将使用 fig.add_subplot() 来创建宿主坐标轴。

## 创建宿主坐标轴
fig = plt.figure(figsize=(5, 5))
ax1 = fig.add_subplot(axes_class=HostAxes, grid_helper=grid_helper)

创建浮动坐标轴

在这一步中，我们将创建两个浮动坐标轴，用于在矩形框中显示极坐标曲线。我们将使用 new_floating_axis() 来创建浮动坐标轴。

## 创建浮动坐标轴
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"$r = 6$")

设置界限并显示网格

在这一步中，我们将设置坐标轴的界限并显示网格。我们将使用 set_aspect() 来设置坐标轴的纵横比，使用 grid() 来显示网格。

## 设置界限并显示网格
ax1.set_aspect(1.)
ax1.set_xlim(-5, 12)
ax1.set_ylim(-5, 10)
ax1.grid(True)

显示极坐标曲线

在这一步中，我们将在矩形框中显示极坐标曲线。我们将使用 plt.show() 来显示绘图。

## 显示极坐标曲线
plt.show()

总结

在本实验中，你学习了如何使用Matplotlib在矩形框中创建极坐标曲线。你学习了如何定义极坐标轴和网格辅助器，创建宿主坐标轴，创建浮动坐标轴，设置界限，显示网格以及显示极坐标曲线。有了这些知识，你可以使用Matplotlib在矩形框中创建各种各样的极坐标曲线。

使用 Matplotlib 创建极坐标图

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