Matplotlib等高线图输入数组顺序

Question

问题: Matplotlib期望输入2D数组的轮廓应当是什么顺序？

详细说明: Matplotlib轮廓文档表明该例程的调用为

x_axis = np.linspace(10,100,n_x)
y_axis = np.linspace(10,100,n_y)
matplotlib.pyplot.contour(x_axis, y_axis, scalar_field)

scalar_field必须是一个二维数组。例如，可以通过以下方式生成scalar_field：

scalar_field = np.array( [(x*y) for x in x_axis for y in y_axis])
scalar_field = scalar_field.reshape(n_x, n_y)

如果在等高线函数中给出了 scalar_field 参数，

plt.contour(x_axis, y_axis,scalar_field) #incorrect

图表的方向不正确（旋转）。要恢复正确的方向，必须对标量场进行转置：

plt.contour(x_axis, y_axis,scalar_field.transpose()) #correct

那么，轮廓期望标量场的顺序是什么？

- Ivan

Answer 1

您应该使用contour绘图时，同时传入2D数组X和Y。在您的scalar_field数组中的每个点将对应于X和Y中的一个坐标(x, y)。您可以方便地使用numpy.meshgrid创建X和Y：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

X, Y = np.meshgrid(x_axis, y_axis, copy=False, indexing='xy')
plt.contour(X, Y, scalar_field)    

如果您想让x坐标表示行，y表示列，则可以将参数indexing更改为'ij'，但在这种情况下，必须使用ij索引计算scalar_fied。

- Saullo G. P. Castro

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请问您能详细说明一下索引部分和排序吗？ - Ivan

@Ivan 当你使用 'xy' 索引时，你可以想象自己从上方查看矩阵，其中 x 坐标从左到右，而 y 坐标从下到上。有时这并不是你想要的，因此你可以选择使用 'ij' 索引，其中第一个索引可以被视为行，第二个索引可以被视为列... - Saullo G. P. Castro

Answer 2

x 值应该对应于数据的 列，而不是行（即，x 是水平轴，y 是垂直轴）。你的操作反了，这就是你需要转置 z 值才能使其正常工作的原因。

为避免需要转置，创建数组时，请按以下方式进行：

scalar_field = np.array( [(x*y) for y in y_axis for x in x_axis])
scalar_field = scalar_field.reshape(n_y, n_x)

- bogatron

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请问您能否解释一下文档中具体说明了关于 x 和 y 的内容在哪里？ - Ivan

contour 的 matplotlib 1.2.1 文档字符串中指出：“X 和 Y 必须都是二维数组，形状与 Z 相同，或者它们必须都是一维数组，使得 len(X) 是 Z 的列数，len(Y) 是 Z 的行数。” - bogatron

是的，但这正是我的问题：len(x)是第一个索引，所以reshape必须遵守这一点，因此正确答案是reshape(n_x, n_y)，而不是相反。这就是为什么会让人困惑的原因。 - Ivan

你的困惑是可以理解的，这是由于numpy数组寻址和contour使用的matplotlib 2D坐标空间之间的差异造成的。你在reshape调用中没有得到错误，因为numpy会很乐意将你的数组重塑为任何保持元素数量不变的形状。但答案仍然是一样的：你对Z数组进行的第一个索引（由numpy指定）对应于数组的行，但传递给contour的X数组（由matplotlib指定）应该对应于Z的列。 - bogatron