本期速覽：

目錄

11、3D圖

該部分通過(guò)3D圖介紹Matplotlib使用。

11.1 3D散點(diǎn)圖

N = 250
np.random.seed(124)
x = 15 * np.random.random(N)
y = np.sin(x) + 0.25 * np.random.random(N)
z = np.cos(x) + 0.25 * np.random.random(N)

plt.figure(figsize=(6, 6), dpi=110)
ax = plt.axes(projection='3d')  #開(kāi)啟3D模式
ax.scatter3D(x, y, z, color='r')  #3D散點(diǎn)圖
ax.set_xlabel('x', fontsize=20, labelpad=20)
ax.set_ylabel('y', fontsize=20, labelpad=20)
ax.set_zlabel('z', fontsize=20, labelpad=20)

11.2 3D散點(diǎn)圖設(shè)置長(zhǎng)寬比

11.3 3D折線圖

N = 100
np.random.seed(124)
xline = np.linspace(0, 15, N)
yline = np.sin(xline)
zline = np.cos(xline)
fig = plt.figure(figsize=(9, 6), dpi=110)
ax = plt.axes(projection='3d')
ax.plot3D(xline, yline, zline) #plot3D繪制折線圖
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')
ax.set_box_aspect((2, 1.5, 1.2))

11.4 3D圖設(shè)置視角

更多案例，

11.5 3D三角形曲面圖

N = 2000

np.random.seed(124)
r = 2 * np.pi * np.random.random(N)
theta = 20 * np.pi * np.random.random(N)

xdata = np.ravel(r * np.sin(theta))
ydata = np.ravel(r * np.cos(theta))
zdata = np.sin(xdata) + np.cos(ydata)

fig = plt.figure(figsize=(15, 6), dpi=110)
plt.subplots_adjust(wspace=0)

ax1 = plt.subplot(121, projection='3d')
ax1.plot_trisurf(xdata, ydata, zdata, cmap='inferno')  #.plot_trisurf繪制3D曲面

ax1.set_xlabel('x')
ax1.set_ylabel('y')
ax1.set_zlabel('z')

ax1.view_init(40, 100)
ax1.set_box_aspect((4.5, 4.5, 1.5))
ax1.set_title('Elevation = 40$^\circ$, Azimuth = 100$^\circ)

ax2 = plt.subplot(122, projection='3d')
ax2.plot_trisurf(xdata, ydata, zdata, cmap='inferno')

ax2.set_xlabel('x')
ax2.set_ylabel('y')
ax2.set_zlabel('z')

ax2.view_init(20, 100)
ax2.set_box_aspect((4.5, 4.5, 1.5))
ax2.set_title('Elevation = 20$^\circ$, Azimuth = 100$^\circ)

11.6 3D等高線圖

11.7 3D等高線圖個(gè)性化colormap

N = 100
np.random.seed(3124)
x = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)
y = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)

X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(X) + np.cos(Y)

fig = plt.figure(figsize=(20, 6), dpi=110)
ax = plt.axes(projection='3d')
p = ax.contour3D(
    X,
    Y,
    Z,
    256,
    cmap='Spectral'  #個(gè)性化colormap
)

ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')

ax.set_box_aspect((3, 3, 1))
ax.view_init(60, 100)

plt.colorbar(p)

ax.set_title('Contour counts = 256, elevation = 60, azimuth = 100')

11.8 更科學(xué)的3D等高線圖方法

11.9 3D線框圖

N = 100
np.random.seed(3124)
x = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)
y = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(X) + np.cos(Y)
fig = plt.figure(figsize=(6, 6), dpi=110)
ax = plt.axes(projection='3d')
ax.plot_wireframe(X, Y, Z, color='k', alpha=.2)  #plot_wireframe

11.10  3D曲面圖

11.11 3D曲面圖指定cstride和rstride值

N = 200
np.random.seed(3124)
x = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)
y = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)

X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(X) + np.cos(Y)

fig = plt.figure(figsize=(14, 6))

ax1 = plt.subplot(121, projection='3d')  # 3d contour plot
ax1.plot_surface(X, Y, Z, cmap='Spectral')
ax1.set_xlabel('x')
ax1.set_ylabel('y')
ax1.set_zlabel('z')

ax1.set_box_aspect((2, 2, 1))
ax1.view_init(60, 100)

ax1.set_title(
    'Plot surface rstride = cstride = default, \n elevation = 60, azimuth = 100'
)

ax2 = plt.subplot(122, projection='3d')  # 3d contour plot
ax2.plot_surface(X, Y, Z, cmap='Spectral', rstride=1,
                 cstride=1)  #指定cstride和rstride的值
ax2.set_xlabel('x')
ax2.set_ylabel('y')
ax2.set_zlabel('z')

ax2.set_box_aspect((2, 2, 1))
ax2.view_init(60, 100)

ax2.set_title(
    'Plot surface rstride = cstride = 1, \n elevation = 60, azimuth = 100')

11.12 3D球

11.13 修改3D球視角

u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
v = np.linspace(0, np.pi, 100)
x = 10 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v))
y = 10 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v))
z = 10 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v))

rows = 2
columns = 2

grid = plt.GridSpec(rows, columns, wspace=.2, hspace=.2)

elev = np.arange(0, 40, 10)
azim = np.arange(0, 200, 50)

plt.figure(figsize=(12, 12))
for i in range(rows * columns):
    ax = plt.subplot(grid[i], projection='3d')
    ax.plot_surface(x, y, z, cmap='inferno')
    ax.view_init(elev[i], azim[i])  #修改視角
    ax.set_title('Elevation = ' + str(elev[i]) + ', Azimuth = ' + str(azim[i]))

12、2D等高線圖

該部分通過(guò)2D等高線圖學(xué)習(xí)Matplotlib。

12.1 默認(rèn)2D等高線圖

12.2 個(gè)性化2D等高線圖

N = 100
np.random.seed(100)
x = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)
y = np.linspace(-2, 2, N) + np.random.random(N)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(X) + np.cos(Y)
plt.figure(figsize=(15, 5))
plt.subplot(121)
plt.contour(X, Y, Z, 256)
plt.title('Contour 2D counts = 256, cmap = viridis', pad=10)
plt.colorbar()
plt.subplot(122)
plt.contour(X, Y, Z, 256, cmap='Spectral')
plt.colorbar()
plt.title('Contour 2D counts = 256, cmap = Spectral', pad=10)