Python3.0科學計算學習之繪圖（四）

繪製三維圖：

mplot3d工具包提供了點、線、等值線、曲面和全部其餘基本組件以及三維旋轉縮放的三維繪圖。

1.散點的三維數據圖

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d                    #須要從mplot3d模塊中導入axes 3D類型

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

fig=plt.figure()

ax=fig.gca(projection='3d')                                        #經過將關鍵字projection='3d'應用到座標軸對象上來實現三維繪圖

class1=0.6*np.random.standard_normal((200,3))

ax.plot(class1[:,0],class1[:,1],class1[:,2],'o')

class2=1.2*np.random.standard_normal((200,3))+np.array([5,4,0])

ax.plot(class2[:,0],class2[:,1],class2[:,2],'o')

class3=0.3*np.random.standard_normal((200,3))+np.array([0,3,2])

ax.plot(class3[:,0],class3[:,1],class3[:,2],'o')

                                                                        

2. 表面圖（Surface plots）

基本用法：ax.plot_surface(X,Y,Z,alpha=0.5)   

X，Y，Z：數據 color：代表顏色    cmap：圖層

示例：

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

fig=plt.figure()

ax=fig.gca(projection='3d')

X,Y,Z=axes3d.get_test_data(0.05)

ax.plot_surface(X,Y,Z,alpha=0.5)

                                                                                              

3. 線框圖（Wireframe plots）

基本用法：ax.plot_wireframe(X, Y, Z, *args, **kwargs)

• X,Y,Z：輸入數據
• rstride:行步長
• cstride:列步長
• rcount:行數上限
• ccount:列數上限

示例：

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

import matplotlib.pyplot as plt

fig=plt.figure()

ax=fig.gca(projection='3d')

X,Y,Z=axes3d.get_test_data(0.05)

ax.plot_wireframe(X,Y,Z,rstride=5,cstride=5)

ax.contour(X,Y,Z,zdir='z',offset=-100)               #等高線

ax.contour(X,Y,Z,zdir='x',offset=-40)

ax.contour(X,Y,Z,zdir='y',offset=40)

ax.set_xlim3d(-40,40)                                        #設置座標軸極限的標準

ax.set_ylim3d(-40,40)

ax.set_zlim3d(-100,100)

ax.set_xlabel('X axis')                                      #設置標籤的命令

ax.set_ylabel('Y axis')

ax.set_zlabel('Z axis')

#結果圖：

                                                      

4. 散點繪製（Scatter plots）

基本用法：ax.scatter(xs, ys, zs, s=20, c=None, depthshade=True, *args, *kwargs)

• xs,ys,zs：輸入數據；
• s:scatter點的尺寸
• c:顏色，如c = 'r'就是紅色；
• depthshase:透明化，True爲透明，默認爲True，False爲不透明
• *args等爲擴展變量，如maker = 'o'，則scatter結果爲’o‘的形狀

示例：

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

import matplotlib.pyplot as plt

import numpy as np

def randrange(n, vmin, vmax):

    '''

    Helper function to make an array of random numbers having shape (n, )

    with each number distributed Uniform(vmin, vmax).

    '''

    return (vmax - vmin)*np.random.rand(n) + vmin

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

n = 100

for c, m, zlow, zhigh in [('r', 'o', -50, -25), ('b', '^', -30, -5)]:

    xs = randrange(n, 23, 32)

    ys = randrange(n, 0, 100)

    zs = randrange(n, zlow, zhigh)

    ax.scatter(xs, ys, zs, c=c, marker=m)

ax.set_xlabel('X Label')

ax.set_ylabel('Y Label')

ax.set_zlabel('Z Label')

plt.show()

#結果圖以下：

                                                        

5.條形圖（Bar plots）

基本方法：ax.bar(left, height, zs=0, zdir='z', *args, **kwargs

• x，y，zs = z，數據
• zdir:條形圖平面化的方向，具體能夠對應代碼理解

示例：

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

import matplotlib.pyplot as plt

import numpy as np

 

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

for c, z in zip(['r', 'g', 'b', 'y'], [30, 20, 10, 0]):

    xs = np.arange(20)

    ys = np.random.rand(20)    

    cs = [c] * len(xs)

    cs[0] = 'c'

    ax.bar(xs, ys, zs=z, zdir='y', color=cs, alpha=0.8)

ax.set_xlabel('X')

ax.set_ylabel('Y')

ax.set_zlabel('Z')

plt.show()    #結果圖：