在 Matplotlib 中绘制 3D 立方体、球体和向量

从 plt.figure() 获取 fig，并使用 add_subplot 创建三个不同的轴，其中 projection=3d。

使用 ax.set_title("图形名称") 设置图形标题。使用 ax.quiver 方法绘制向量投影，使用 plot3D 绘制立方体，并在使用正弦和余弦后使用 plot_wireframe 绘制球体。

步骤

  • 创建一个新图形，或激活一个现有图形。

  • 要绘制向量，获取一个二维数组。

  • 获取一个压缩对象。

  • 将一个 ~.axes.Axes 添加到图形中作为子图排列的一部分，具有 3d 投影，其中 nrows = 1，ncols = 3 且索引 = 1。

  • 绘制一个 3D 箭头场。

  • 设置 xlim、ylim 和 zlim。

  • 设置轴的标题（索引为 1）。

  • 将一个 ~.axes.Axes 添加到图形中作为子图排列的一部分，具有 3d 投影，其中 nrows = 1，ncols = 3 且索引 = 2。

  • 使用 plot3D() 创建一个表面图，其中表面和边缘使用绿色传递。

  • 设置轴的标题（索引为 2）。即“立方体”。

  • 将一个 ~.axes.Axes 添加到图形中作为子图排列的一部分，具有 3d 投影，其中 nrows = 1，ncols = 3 且索引 = 3。

  • 要制作球体，将正弦和余弦曲线组合在同一位置。

  • 设置轴的标题（索引为 3），即“球体”。

  • 要显示绘图，请使用 plt.show() 方法。

示例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from itertools import product, combinations

fig = plt.figure()

# draw vector
soa = np.array([[0, 0, 1, 1, -2, 0], [0, 0, 2, 1, 1, 0],
               [0, 0, 3, 2, 1, 0], [0, 0, 4, 0.5, 0.7, 0]])

X, Y, Z, U, V, W = zip(*soa)
ax = fig.add_subplot(131, projection='3d')
ax.quiver(X, Y, Z, U, V, W)
ax.set_xlim([-1, 0.5])
ax.set_ylim([-1, 1.5])
ax.set_zlim([-1, 8])
ax.set_title("Vectors")

# draw cube
ax = fig.add_subplot(132, projection='3d')
r = [-1, 1]
for s, e in combinations(np.array(list(product(r, r, r))), 2):
   if np.sum(np.abs(s-e)) == r[1]-r[0]:
      ax.plot3D(*zip(s, e), color="green")
ax.set_title("Cube")

# draw sphere
ax = fig.add_subplot(133, projection='3d')
u, v = np.mgrid[0:2*np.pi:20j, 0:np.pi:10j]
x = np.cos(u)*np.sin(v)
y = np.sin(u)*np.sin(v)
z = np.cos(v)
ax.plot_wireframe(x, y, z, color="red")
ax.set_title("Sphere")

plt.show()

输出

更新于: 2021年3月16日

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