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4.5 KiB
Python
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任务描述
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相关知识
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绘制三维曲线的方法plot()
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绘制三维曲面的方法plot_surface()
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绘制三维散点图的方法scatter(x,y,z,color)
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生成随机数的方法numpy库中的random.randint(a,b,c)
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一维数组元素切片方法array[start:end:step]
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编程要求
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测试说明
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任务描述
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本关任务：绘制三维曲线图和三维散点图。
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相关知识
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为了完成本关任务，请认真阅读以下相关知识。
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mpl_toolkits.mplot3d是Matplotlib里面专门用来画三维图的工具包，导入该库，即可绘制三维图形。
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如果要绘制三维图形，首先需要使用下面的语句导入相应的对象：
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import mpl_toolkits.mplot3d
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然后使用下面的方法创建三维子图：
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ax=plt.subplot(projection='3d')
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接下来就可以使用ax的plot()方法绘制三维曲线、plot_surface()方法绘制三维曲面、scatter()方法绘制三维散点图。
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绘制三维曲线的方法plot()
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代码示例如下：
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导入库
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import numpy as np
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import matplotlib.pyplot as plt
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import mpl_toolkits.mplot3d
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绘制三维坐标系
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ax=plt.subplot(111,projection='3d')
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生成绘图数据
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x=np.linspace(0,2*np.pi,300)
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y=np.linspace(0,3*np.pi,300)
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z=50*np.sin(x+y)
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绘制三维曲线
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ax.plot(x,y,z)
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plt.show()
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上述代码呈现下面的效果：
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绘制三维曲面的方法plot_surface()
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plot_surface(X, Y, Z, rstride,cstride,color)
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参数说明：
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X,Y,Z:指定三个坐标轴的数据。
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rstride,cstride:分别控制x和y两个方向的步长，这决定了曲面上每个面片的大小。
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color：用来指定面片的颜色
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绘制三维散点图的方法scatter(x,y,z,color)
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参数说明：
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x,y,z: 指定散点符号的x、y、z坐标
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color：用来指定散点的颜色
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生成随机数的方法numpy库中的random.randint(a,b,c)
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参数说明：
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a:生成随机数的下限。
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b:生成随机数的上限。
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c:随机数的个数。
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一维数组元素切片方法array[start:end:step]
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功能：获取一维数组array中从start到end（不包括end）以step为步长所对应元素组成的数组。
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step可省略，默认为1。
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代码示例如下：
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>>array = np.arange(10) #生成0-9，步长为1的数组
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>>print(array)
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>>[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9] #数组元素
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>> print(array[3:5]) #获取索引从3到5的数组元素组成的数组
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>>[3 4]
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编程要求
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在2行2列的绘图区域中绘制三维曲线、曲面和散点点图，要求如下：
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1.在第一个绘图区域绘制一条给定数据的三维曲线；
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2.在第二个绘图区域绘制一条z=50*sin(x+y)三维曲面，x,y两个方向的步长分别为2,3。
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3.在第三个绘图区域绘制三维散点图，x,y,z三个坐标轴的数值分别0-50之间的30个随机数。30个点中，前10个点红色，中间10个点蓝色，最后10个点黄色。
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测试说明
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平台会对你编写的代码进行测试，若是与预期输出相同，则算通关。
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预期输出：
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你的答案与正确答案一致
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开始你的任务吧，祝你成功！
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import numpy as np
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import matplotlib.pyplot as plt
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import mpl_toolkits.mplot3d
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def level4():
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#绘制三维曲线
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plt.figure(figsize=(10, 10))
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#**********begin**********#
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#绘制三维坐标系ax1在二行二列区域的第1个区域中
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ax1=plt.subplot(221,projection='3d')
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#生成绘图数据
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x1=np.linspace(0,2*np.pi,300)
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y1=np.linspace(0,3*np.pi,300)
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z1=50*np.sin(x1+y1)
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#（1）利用plot()绘制曲线(x1,y1,z1)到ax1
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ax1.plot(x1,y1,z1)
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#（2）绘制三维坐标系ax2在二行二列区域的第2个区域中
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ax2=plt.subplot(222,projection='3d')
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#生成绘图数据
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x2,y2=np.mgrid[-2:2:20j,-2:2:20j]
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z2=50*np.sin(x2+y2)
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#（3）利用plot_surface(x2,y2,z2)绘制曲面到ax2，x方向（rstride）步长为2，y方向（cstride）步长为3
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ax2.plot_surface(x2,y2,z2,rstride=2,cstride=3)
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#（4）绘制三维坐标系ax3在二行二列区域的第3个区域中
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ax3=plt.subplot(223,projection='3d')
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#生成绘图数据
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x3=np.random.randint(0,50,30)
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y3=np.random.randint(0,50,30)
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z3=np.random.randint(0,50,30)
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#（5）(x3,y3,z3)按区域绘制不同颜色散点图：[0:10]红色,[10:20]蓝色,[20:30]黄色
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ax3.scatter(x3[0:10],y3[0:10],z3[0:10],color='r')
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ax3.scatter(x3[10:20],y3[10:20],z3[10:20],color='b')
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ax3.scatter(x3[20:30],y3[20:30],z3[20:30],color='y')
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#**********end**********#
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#将绘制的图形保存为指定路径下的图片
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plt.savefig("task4/image1/t4.png")
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#显示创建的绘图对象
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plt.show()
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