使用 Matplotlib 在 Python 中绘制非结构化三角网格线或标记

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Python 是一种广泛使用的编程语言。它提供了各种工具和库，可用于解决不同的问题，其中之一是 Matplotlib。此库提供了各种用于数据可视化和创建不同图表的功能。在本文中，我们将使用 Matplotlib 在 Python 中绘制非结构化三角网格线或标记。

什么是 Matplotlib 以及如何安装它？

Matplotlib 是 Python 的库之一。此库是用于绘制图形以可视化数据的非常强大的工具。它有一个名为“pyplot”的模块，通过提供控制线型、字体属性、格式化轴等功能，使绘图变得容易。它还可以与其他库（例如 numpy，这是一个用于 Python 数值计算的库）集成。

您可以通过在命令提示符中输入命令“pip install matplotlib”来在您的系统上安装此库。

在您的系统中安装该库后，您可以将其导入到您的代码中以使用提供的功能。由于我们必须绘制非结构化三角网格，matplotlib 为此提供了多个函数，例如 triplot() 和 plot_trisurf() 等。

什么是非结构化三角网格？

非结构化三角网格广泛用于理解不同的系统，例如计算建模、模拟，其中数据复杂且需要解决以理解潜在的概念。

因此，非结构化三角网格本身就是一种将欧几里得平面划分为不同形状（例如三角形和四面体）的方法，而不遵循规则模式。因此，您可以使用它来可视化复杂数据。

现在，这里所说的线或标记是什么意思？线或标记是其中的一部分，它们显示了网格在图表中的表示方式。线连接网格中三角形的顶点，因此提供了网格中三角形边界的视觉表示，而标记则表示网格中三角形的顶点。

示例

让我们使用 Python 中的 matplotlib 绘制非结构化三角网格。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.tri as tri
# for generating random points
ran_points = 80
x = np.random.rand(ran_points)
y = np.random.rand(ran_points)

# triangulation of the points
triangle_point = tri.Triangulation(x, y)
# Plot the triangulation with markers
plt.triplot(triangle_point, 'bo-', lw=1)

plt.title('Unstructured Triangular Grid')
plt.show()

输出

示例

在这里，我们导入了三个库，代码保持不变。您可以更改三角网格。

• 在绘制三角网格的最后一行中，我们使用了“plt.tricontourf(tri, values)”来创建填充等高线图。

• tricontourf() 函数使用线性估计值来计算每个三角形的顶点，然后用相应值的颜色填充三角形。

• 然后，使用“plt.triplot(tri, marker='2', markersize=3, linestyle='-', color='k')”函数，它使用 triplot 将三角网格覆盖在等高线图之上，显示为黑色线条。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.tri as mtri
# for generating random points
ranpoints = 30
x = np.random.rand(ranpoints)
y = np.random.rand(ranpoints)

tri = mtri.Triangulation(x, y)

# Generate random values to color the triangles
values = np.random.rand(ranpoints)

# Plot the triangular grid
plt.tricontourf(tri, values)
plt.triplot(tri, marker='2', markersize=3, linestyle='-', color='k')
plt.show()

输出

常见错误

在使用 matplotlib 绘制非结构化三角网格时，您可能会遇到一些常见错误。让我们来看一些错误以及每个错误的解决方案。

• ValueError: 如果传递给三角剖分构造函数的 x 和 y 数组的长度不相等，则可能会遇到此错误。要解决此错误，请尝试为每个数组设置相同数量的元素。

• AttributeError: 当在没有设置掩码的三角剖分对象上使用 get_masked_triangles 时，可能会发生此错误。要解决此错误，您必须使用 triang.set_mask 方法为三角剖分对象设置掩码。

• TypeError: 如果尝试使用下标表示法访问浮点对象的元素。为避免这种情况，您应该确保访问的变量是数组或列表。

• ValueError: 第三个参数必须是格式字符串——当传递给 triplot() 函数的格式字符串无效时，可能会发生此错误。为避免此错误，格式字符串应为有效的 matplotlib 线型格式。

结论

在本文中，我们使用 matplotlib 绘制了不同的非结构化三角网格作为标记或线条。我们从基础开始，解释了什么是 matplotlib 以及将用于绘制非结构化三角网格的函数。

简要解释了非结构化三角网格及其用途。使用 Matplotlib 库的不同函数，我们绘制了网格。这表明 Python 库对于使用数据可视化简化复杂数据是多么强大和有用。