Matplotlib绘制函数的等高线与三维图像

文章目录

前言
1. 网格点
2. 等高线
3. 三维图像

前言

本篇文章记录一下函数的等高线及其三维图像的可视化方法。本例绘制的函数为f(x,y)=xe−(x2+y2)f(x,y)=x e^{-(x^2+y^2)}f(x,y)=xe−(x2+y2)

1. 网格点

在绘制曲线之前，先了解一下网格点的绘制。比如绘制一个3x3的网格，那么就需要9个坐标点：

(0,2)-----(1,2)-----(2,2)(0,1)-----(1,1)-----(2,1)(0,0)-----(1,0)-----(2,0)

将其x轴和y轴坐标分开表示：

# x轴:
[[0, 1, 2],
[0, 1, 2],
[0, 1, 2]]
# y轴:
[[0, 0, 0],
[1, 1, 1],
[2, 2, 2]]

在numpy中可以使用np.meshgrid()来生成网格点：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt# 10x10
x = np.linspace(-1.5, 1.5, num=10)
y = np.linspace(-1.5, 1.5, num=10)# generate grid
X, Y = np.meshgrid(x, y)
plt.plot(X, Y, marker='.', linestyle='')
plt.grid(True)
plt.show()

2. 等高线

绘制等高线需要的数据有点的坐标位置(x, y)以及坐标的高度z，高度z就是将坐标点(x, y)带入函数f(x,y)f(x, y)f(x,y)中计算得到的，在matplotlib中可以使用plt.contour()来绘制：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as pltx = np.linspace(-1.5, 1.5, num=100)
y = np.linspace(-1.5, 1.5, num=100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
f = X * np.exp(-X**2 - Y**2)fig = plt.figure()
plt.xlim(-1.5, 1.5)
plt.ylim(-1.5, 1.5)# draw
ax = plt.contour(X, Y, f, levels=10, cmap=plt.cm.cool)
# add label
plt.clabel(ax, inline=True)
# plt.savefig('img1.png')
plt.show()

# add color
plt.contourf(X, Y, f, levels=10, cmap=plt.cm.cool)
# plt.colorbar()
# plt.savefig('img1.png')
plt.show()

更多的api参数请参考官方文档。

3. 三维图像

函数的三维图像的绘制需要的数据与等高线一样，即坐标位置(x, y)以及坐标的高度z，在matplotlib中可以使用mpl_toolkits.mplot3d来绘制：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dx = np.linspace(-1.5, 1.5, num=100)
y = np.linspace(-1.5, 1.5, num=100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
f = X * np.exp(-X**2 - Y**2)fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
# ax.set_xlabel('X')
# ax.set_ylabel('Y')
# ax.set_zlabel('Z')
plt.xlim(-1.5, 1.5)
plt.ylim(-1.5, 1.5)ax.plot_surface(X, Y, f, cmap=plt.cm.cool)
# plt.savefig('img1.png')
plt.show()

有关mpl_toolkits.mplot3d的使用可以参考官方文档；

更多的颜色搭配可参考matplotlib的colormap官方手册。

Matplotlib绘制函数的等高线与三维图像相关推荐

matplotlib绘制函数图像
matplotlib绘制函数图像一.函数曲线二.饼图三.二维条形直方图四.箱线图五.对数曲线图一.函数曲线 y=sin⁡x+1y=cos⁡x2+1y=\sin x+1 \\ y=\cos ...
python之matplotlib绘制函数z=x^2+y^2三维图
绘制三维图入门:Z=X^2 + Y^2 步骤: 1.先绘制出三维坐标 2.定义函数表达式 3.绘制三维图像 1.先绘制出三维坐标 from matplotlib import pyplot as pl ...
Python+matplotlib绘制函数曲线查找函数极值
推荐图书: <Python程序设计基础(第2版)>,ISBN:9787302490562,董付国,清华大学出版社,第16次印刷,清华大学出版社2019年度畅销图书图书详情: 配套资源:用 ...
Python使用turtle绘制函数y=9-x^2的图像
turtle是Python自带的绘图模块,可以轻松完成很多图形的绘制,启动IDLE之后,单击菜单"help"==>"Turtle Demo"可以查看自带的 ...
【matplotlib】绘制简单二维、三维图像
学习,matplotlib模块的绘图功能. 主要参考于博客:http://blog.csdn.net/ali197294332/article/details/51694141 具体模块导入在最后第7 ...
python matplotlib绘制函数图形_【总结篇】Python matplotlib之使用统计函数绘制简单图形...
写在前面作者注:我在这里只总结函数的功能及其用法,程序实例参考链接:link 我们用下面的语句来导入matplotlib库: 1import matplotlib.pyplot as plt 绘制简 ...
如何用python画函数曲线_Python笔记：用matplotlib绘制函数曲线图
# 导入相关的包 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import matplotlib as mpl #%%配置全局绘图参数 #设置 ...
Python matplotlib绘制函数曲线
画余弦图 import matplotlib.pyplot as plt import math import numpy x=numpy.arange(0.0,2*2*numpy.pi,0.01) ...
matplotlib.pyplot绘制函数图像希腊字母latex效果设置
matplotlib.pyplot绘制函数图像希腊字母latex效果设置用matplotlib绘制函数图像时,有时候为了图形的含义更加清晰明了,需要在函数图形的备注上标明函数表达式,此时往往涉及到用 ...