Python中的三維座標空間

在三維空間繪製點,線,面
1.繪製點
用scatter()散點繪製三維座標點

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
dot1 = [[0, 0, 0], [1, 1, 1], [
    2, 2, 2], [2, 2, 3], [2, 2, 4]]  # 得到五個點
plt.figure()  # 得到畫面
ax1 = plt.axes(projection='3d')
ax1.set_xlim(0, 5)  # X軸，橫向向右方向
ax1.set_ylim(5, 0)  # Y軸,左向與X,Z軸互為垂直
ax1.set_zlim(0, 5)  # 豎向為Z軸
color1 = ['r', 'g', 'b', 'k', 'm']
marker1 = ['o', 'v', '1', 's', 'H']
i = 0
for x in dot1:
    ax1.scatter(x[0], x[1], x[2], c=color1[i],
                marker=marker1[i], linewidths=4)  # 用散點函數畫點
    i += 1
plt.show()

**2.繪製線
函數plot3D(xs, ys, *args, zdir=‘z’, **kwargs),用於繪製三維座標的線，其引數使用說明如下.
（1）xs,ys,zdir=‘z’: 設定(x,y,z)座標值,為集合物件,是該函數與plot()的唯一區別.
(2) kwargs:接受鍵值對引數,使用方法同plot()

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import numpy as np
plt.figure()
ax = plt.subplot(111, projection='3d')
ax.set_xlim(0, 20)  # X軸，橫向向右方向
ax.set_ylim(20, 0)  # Y軸,左向與X,Z軸互為垂直
ax.set_zlim(0, 20)  # 豎向為Z軸
z = np.linspace(0, 4*np.pi, 500)
x = 10*np.sin(z)
y = 10*np.cos(z)
ax.plot3D(x, y, z, 'black')  # 繪製黑色空間曲線
# ----------------------------------------------------------
z1 = np.linspace(0, 4*np.pi, 500)
x1 = 5*np.sin(z1)
y1 = 5*np.cos(z1)
ax.plot3D(x1,y1,z1,'g--')     #繪製綠色空間虛曲線
#------------------------------------------------------------
ax.plot3D([0,18,0],[5,18,10],[0,5,0],'om-')   #繪製帶o折線
plt.show()

3.繪製面
3D 圖形需要的資料與等高線圖基本相同：X、Y 資料決定座標點，Z 軸資料決定 X、Y 座標點對應的高度。與等高線圖使用等高線來代表高度不同，3D 圖形將會以更直觀的形式來表示高度。
為了繪製 3D 圖形，需要呼叫 Axes3D 物件的 plot_surface()方法來完成。

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from matplotlib import cm
import numpy as np
fig = plt.figure(figsize=(15, 5))
ax = fig.add_subplot(131, projection='3d')  # 第一個繪圖區
x = np.arange(1, 50, 1)
y = np.arange(1, 50, 1)
X, Y = np.meshgrid(x, y)  # 將座標向量(x,y)變為座標矩陣(X,Y)


def Z(X, Y):  # 自定義求Z向量的函數
    return X*0.2+Y*0.3+20


s1 = ax.plot_surface(X, Y, Z(X, Y), rstride=10,
                     cstride=10, cmap=cm.jet, linewidth=1,
                    antialiased=True)   #繪製面
ax.set_xlim3d(0,50)   #指定x軸座標值範圍
ax.set_ylim3d(0,50)   #指定y軸座標值範圍
ax.set_zlim3d(0,50)    #指定z軸座標值範圍 
fig.colorbar(s1,shrink=1,aspect=5)   
#------------------------------------------
ax1 = fig.add_subplot(132,projection='3d')   #第二個繪圖區
s2 = ax1.plot_surface(X,Y,Z(X,Y),rstride=1,
                     cstride=1, cmap=cm.jet, linewidth=1,
                    antialiased=False)   #繪製面
fig.colorbar(s2,shrink=0.5,aspect=5)
#--------------------------------------------
d = 0.05
x1 = np.arange(-4,4,d)
y1 = np.arange(-3,3,d)
X1,Y1 = np.meshgrid(x1,y1)
def Z1(X,Y):                  #自定義求z向量的函數
    z1 = np.exp(-X**2-Y**2)
    z2 = np.exp(-(X-1)**2-(Y-1)**2)
    return (z2-z1)*2              #返回Z座標值
ax2 = fig.add_subplot(133,projection='3d')
s3 = ax2.plot_surface(X,Y,Z(X,Y),rstride=1,
                     cstride=1, cmap=cm.jet, linewidth=1,
                    antialiased=False)
fig.colorbar(s3,shrink=0.5,aspect=5)
plt.show()