Python/Matplotlib: Plotten eines 3D-Würfels, einer Kugel und eines Vektors?

Question

Ich suche, wie etwas mit weniger Anleitung wie möglich mit Matplotlib zu plotten, aber ich finde keine Hilfe dafür in der Dokumentation.

Ich möchte die folgenden Dinge zeichnen:

• ein Drahtgitter-Würfel von 2 in 0 mit einer Seitenlänge zentriert
• ein „Drahtrahmen“ Kugel in 0 mit einem Radius von 1 zentriert
• ein Punkt an den Koordinaten [0, 0, 0]
• einen Vektor, der an dieser Stelle beginnt und geht zu [1, 1, 1]

Wie das zu tun?

Answer 1

Es ist ein wenig kompliziert, aber man kann durch den folgenden Code alle Objekte zeichnen:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D 
import matplotlib.pyplot as plt 
import numpy as np 
from itertools import product, combinations 


fig = plt.figure() 
ax = fig.gca(projection='3d') 
ax.set_aspect("equal") 

# draw cube 
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="b") 

# draw sphere 
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="r") 

# draw a point 
ax.scatter([0], [0], [0], color="g", s=100) 

# draw a vector 
from matplotlib.patches import FancyArrowPatch 
from mpl_toolkits.mplot3d import proj3d 


class Arrow3D(FancyArrowPatch): 

    def __init__(self, xs, ys, zs, *args, **kwargs): 
     FancyArrowPatch.__init__(self, (0, 0), (0, 0), *args, **kwargs) 
     self._verts3d = xs, ys, zs 

    def draw(self, renderer): 
     xs3d, ys3d, zs3d = self._verts3d 
     xs, ys, zs = proj3d.proj_transform(xs3d, ys3d, zs3d, renderer.M) 
     self.set_positions((xs[0], ys[0]), (xs[1], ys[1])) 
     FancyArrowPatch.draw(self, renderer) 

a = Arrow3D([0, 1], [0, 1], [0, 1], mutation_scale=20, 
      lw=1, arrowstyle="-|>", color="k") 
ax.add_artist(a) 
plt.show() 

Answer 2

Für Zeichnung nur auf den Pfeil, gibt es eine einfachere Methode: -

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D 
import matplotlib.pyplot as plt 
fig = plt.figure() 
ax = fig.gca(projection='3d') 
ax.set_aspect("equal") 

#draw the arrow 
ax.quiver(0,0,0,1,1,1,length=1.0) 

plt.show() 

Köcher kann tatsächlich verwendet werden, um mehrere Vektoren auf einmal zu plotten. Die Verwendung ist wie folgt: - [from http://matplotlib.org/mpl_toolkits/mplot3d/tutorial.html?highlight=quiver#mpl_toolkits.mplot3d.Axes3D.quiver]

Köcher (X, Y, Z, U, V, W, ** kwargs)

Argumente:

X, Y, Z : Die x, y und z-Koordinaten der Orte Pfeil

U, V, W: Die x-, y- und z-Komponenten der Pfeilvektoren

Die Argumente könnten Array-artig oder Skalare sein.

Schlüsselwort Argumente:

Länge: [1,0 | float] Die Länge jeder Köcher, default bis 1,0, ist die Einheit, das gleiche mit den Achsen

arrow_length_ratio: [0,3 | Schwimmer] Das Verhältnis der Pfeilspitze in Bezug auf die Köcher, standardmäßig auf 0,3

Dreh: [ ‚Schwanz‘ | 'Mitte' | 'Tip'] Der Teil des Pfeils, der am Gitterpunkt ist; der Pfeil rotiert um diesen Punkt, daher der Name pivot. Standard ist 'tail'

normalisieren: [Falsch | True] Wenn True, sind alle Pfeile gleich lang. Dies ist standardmäßig False, wobei die Pfeile abhängig von den Werten von u, v, w unterschiedliche Längen haben.