使用Python 3（可能是matplotlib）绘制旋转体图形

Question

使用Python 3（可能是matplotlib）绘制旋转体图形

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问候问题：

R是xy平面上由抛物线y=x^2+1和直线y=x+3所限定的区域。通过将R绕x轴旋转形成一个旋转固体。我需要在2D中绘制抛物线和直线，在3D中绘制旋转固体，如何实现？我已经安装了Anaconda。

- Robby

看起来你想让我们为你编写一些代码。虽然很多用户愿意帮助有困难的程序员编写代码，但他们通常只会在发帖者已经尝试过自己解决问题时才提供帮助。展示这种努力的好方法是包括你已经编写的代码、示例输入（如果有的话）、期望输出以及实际得到的输出（控制台输出、跟踪等）。提供的细节越多，你可能会收到更多的答案。请查看[FAQ]和[ask]。 - idjaw

2个回答

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借鉴以上内容，你可以使用组件或 GIF 使之动态化。

制作 GIF：使用 GIF 包：

import gif

@gif.frame
def plot_volume(angle):
    fig = plt.figure(figsize = (20, 15))

    ax2 = fig.add_subplot(1, 1, 1, projection = '3d')
    angles = np.linspace(0, 360, 20)
    x = np.linspace(-1, 2, 60)
    v = np.linspace(0, 2*angle, 60)

    U, V = np.meshgrid(x, v)
    Y1 = (U**2 + 1)*np.cos(V)
    Z1 = (U**2 + 1)*np.sin(V)
    Y2 = (U + 3)*np.cos(V)
    Z2 = (U + 3)*np.sin(V)
    X = U
    ax2.plot_surface(X, Y1, Z1, alpha = 0.2, color = 'blue', rstride = 6, cstride = 6)
    ax2.plot_surface(X, Y2, Z2, alpha = 0.2, color = 'red', rstride = 6, cstride = 6)
    ax2.set_xlim(-3,3)
    ax2.set_ylim(-5,5)
    ax2.set_zlim(-5,5)
    ax2.view_init(elev = 50, azim = 30*angle)
    ax2.plot_wireframe(X, Y2, Z2)
    ax2.plot_wireframe(X, Y1, Z1, color = 'black')
    ax2._axis3don = False

frames = []
for i in np.linspace(0, 2*np.pi, 20):
    frame = plot_volume(i)
    frames.append(frame)

gif.save(frames, 'images/vol1.gif', duration = 500)

from IPython.display import Image

Image('images/vol1.gif')

交互式编程: 使用 ipywidgets。

def three_d_plotter(angle, rotate, turn):
    fig = plt.figure(figsize = (13, 6))
    ax = fig.add_subplot(1, 1, 1, projection='3d')

    u = np.linspace(-1, 2, 60)
    v = np.linspace(0, angle, 60)
    U, V = np.meshgrid(u, v)

    X = U
    Y1 = (U**2 + 1)*np.cos(V)
    Z1 = (U**2 + 1)*np.sin(V)

    Y2 = (U + 3)*np.cos(V)
    Z2 = (U + 3)*np.sin(V)

    ax.plot_surface(X, Y1, Z1, alpha=0.3, color='red', rstride=6, cstride=12)
    ax.plot_surface(X, Y2, Z2, alpha=0.3, color='blue', rstride=6, cstride=12)
    ax.plot_wireframe(X, Y2, Z2, alpha=0.3, color='blue', rstride=6, cstride=12)
    ax._axis3don = False
    ax.view_init(elev = rotate, azim = turn)

    plt.show()

from ipywidgets import interact
import ipywidgets as widgets

interact(three_d_plotter, angle = widgets.FloatSlider(0, min = 0, max = 2*np.pi, step = np.pi/10),
        rotate = widgets.FloatSlider(0, min = 0, max = 360, step = 5),
         turn = widgets.FloatSlider(0, min = 0, max = 500, step = 5))

- jfkoehler

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- unutbu · Accepted Answer

您可以使用plot_surface：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import mpl_toolkits.mplot3d.axes3d as axes3d

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(1, 1, 1, projection='3d')

u = np.linspace(-1, 2, 60)
v = np.linspace(0, 2*np.pi, 60)
U, V = np.meshgrid(u, v)

X = U
Y1 = (U**2 + 1)*np.cos(V)
Z1 = (U**2 + 1)*np.sin(V)

Y2 = (U + 3)*np.cos(V)
Z2 = (U + 3)*np.sin(V)

ax.plot_surface(X, Y1, Z1, alpha=0.3, color='red', rstride=6, cstride=12)
ax.plot_surface(X, Y2, Z2, alpha=0.3, color='blue', rstride=6, cstride=12)
plt.show()

要使用plot_surface绘制表面，您需要确定两个一维参数u和v：

u = np.linspace(-1, 2, 60)
v = np.linspace(0, 2*np.pi, 60)

假设 x, y, z 是参数 u 和 v 的函数：

x = x(u, v)
y = y(u, v)
z = z(u, v)

注意关于ax.plot_surface的一件事是它的前三个参数必须是2D数组。因此，我们使用np.meshgrid将坐标向量（u和v）创建为坐标矩阵（U和V），并定义2D数组X，Y，Z作为U和V的函数：

X = U
Y1 = (U**2 + 1)*np.cos(V)
Z1 = (U**2 + 1)*np.sin(V)

对于坐标矩阵 U 和 V 上的每个位置，都有相应的 X、Y 和 Z 值。这创建了一个从二维 uv 空间到三维 xyz 空间的映射。对于 uv 空间中的每个矩形，在 xyz 空间中都有一个表面。由 plot_surface 绘制的曲面由这些平面组成。