matplotlib 数据可视化 - 3D图

空山明月

主攻悬疑推理和科幻文

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

若想实现3D图像，需要使用 mplot3d 工具集，它是matplotlib的内置标配。

mplot3d 仍然使用Figure对象，只不过Axes对象要替换为该工具集的Axes3d对象。因此，使用Axes3D对象前，需先将其导入进来。

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

3D曲面

'''使用figure对象'''
fig = plt.figure()
'''创建3D轴对象'''
ax = Axes3D(fig)
'''X坐标数据'''
X = np.arange(-2,2,0.1)
'''Y坐标数据'''
Y = np.arange(-2,2,0.1)
'''计算3维曲面分格线坐标'''
X,Y = np.meshgrid(X,Y)
'''用于计算X/Y对应的Z值'''
def f(x,y):
    return (1-y**5+x**5)*np.exp(-x**2-y**2)
'''plot_surface函数可绘制对应的曲面'''
ax.plot_surface(X,Y,f(X,Y),rstride=1,cstride=1)
'''显示'''
plt.show()

修改曲面颜色

使用 cmap 属性可指定曲面颜色。

'''使用figure对象'''
fig = plt.figure()
'''创建3D轴对象'''
ax = Axes3D(fig)
'''X坐标数据'''
X = np.arange(-2,2,0.1)
'''Y坐标数据'''
Y = np.arange(-2,2,0.1)
'''计算3维曲面分格线坐标'''
X,Y = np.meshgrid(X,Y)
'''用于计算X/Y对应的Z值'''
def f(x,y):
    return (1-y**5+x**5)*np.exp(-x**2-y**2)
'''plot_surface函数可绘制对应的曲面'''
ax.plot_surface(X,Y,f(X,Y),rstride=1,cstride=1,cmap=plt.cm.hot)
'''显示'''
plt.show()

将曲面旋转一定角度

使用 view_init() 函数可将曲面进行旋转，该函数有两个参数，分别是elev和azim，第一个参数指从哪个高度查看曲面，第二个参数指旋转的角度。

'''使用figure对象'''
fig = plt.figure()
'''创建3D轴对象'''
ax = Axes3D(fig)
'''X坐标数据'''
X = np.arange(-2,2,0.1)
'''Y坐标数据'''
Y = np.arange(-2,2,0.1)
'''计算3维曲面分格线坐标'''
X,Y = np.meshgrid(X,Y)
'''用于计算X/Y对应的Z值'''
def f(x,y):
    return (1-y**5+x**5)*np.exp(-x**2-y**2)
'''plot_surface函数可绘制对应的曲面'''
ax.plot_surface(X,Y,f(X,Y),rstride=1,cstride=1,cmap=plt.cm.hot)
'''旋转'''
ax.view_init(elev=30,azim=125)
'''显示'''
plt.show()

3D散点图

3D散点图的绘制使用 scatter() 函数来绘制出散点，然后再作用于 Axes3D 对象上。

xs = np.random.randint(30,40,100)
ys = np.random.randint(20,30,100)
zs = np.random.randint(10,20,100)
xs2 = np.random.randint(50,60,100)
ys2 = np.random.randint(30,40,100)
zs2 = np.random.randint(50,70,100)
xs3 = np.random.randint(10,30,100)
ys3 = np.random.randint(40,50,100)
zs3 = np.random.randint(40,50,100)
fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
ax.scatter(xs,ys,zs)
ax.scatter(xs2,ys2,zs2,c='r',marker='^')
ax.scatter(xs3,ys3,zs3,c='g',marker='*')
ax.set_xlabel('X label')
ax.set_ylabel('Y label')
ax.set_zlabel('Z label')
plt.show()

3D 条状图

在绘制3D条状图的时候，同样只需要将bar()函数应用于Axes3D对象即可。

x = np.arange(8)
y = np.random.randint(0,10,8)
y2 = y + np.random.randint(0,3,8)
y3 = y2 + np.random.randint(0,3,8)
y4 = y3 + np.random.randint(0,3,8)
y5 = y4 + np.random.randint(0,3,8)
clr = ['red','green','blue','black','white','yellow','orange','pink']
fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
ax.bar(x,y,0,zdir='y',color=clr)
ax.bar(x,y2,10,zdir='y',color=clr)
ax.bar(x,y3,20,zdir='y',color=clr)