在Matplotlib中制作旋转的3D图表

Matplotlib是一个Python数据可视化的工具包，可以用来创建各种图表，包括2D和3D图表。创建3D图表只需要导入mpl_toolkits.mplot3d模块并使用其功能即可。

准备工作

在使用Matplotlib制作3D图表之前必须先安装它。可以在Terminal（Mac和Linux）或命令提示符（Windows）中运行以下命令来安装Matplotlib：

pip install matplotlib

3D图表

在Matplotlib中，Axes3D类用于制作3D图表。下面是一个简单的3D图表的代码示例，它创建了一个旋转的3D散点图，其中x、y和z轴的范围都是从-50到50：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = y = np.arange(-50, 50, 0.1)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.random.rand(*X.shape)

ax.scatter(X, Y, Z)

ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')

plt.show()

这将显示一个3D散点图，可以通过鼠标拖动旋转它。

3D线图

Matplotlib还支持制作3D线图。下面是一个简单的例子，它创建了一个旋转的3D线图，其中z轴的值是 $x^2+y^2$ ，而x和y的范围仍然从-50到50：

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = y = np.arange(-50, 50, 0.1)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X**2 + Y**2

ax.plot_wireframe(X, Y, Z)

ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')

plt.show()

这将显示一个旋转的3D线图。

旋转3D图表

在Matplotlib中，可以通过在创建图表时指定elev和azim参数来旋转3D图表。elev参数控制着观察者沿着z轴上下旋转的角度，而azim参数控制着观察者在水平面上旋转的角度。下面是一个例子，它创建了一个3D散点图，并将沿着z轴上下旋转了30度，然后沿着水平面旋转了45度：

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = y = np.arange(-50, 50, 0.1)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.random.rand(*X.shape)

ax.scatter(X, Y, Z)

ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')

ax.view_init(elev=30, azim=45)

plt.show()

这将显示一个旋转的3D散点图，观察者从上方俯视。

颜色映射

在Matplotlib中，可以通过指定c和cmap参数来设置颜色映射，使3D图表的颜色与其值相关联。下面是一个例子，它创建了一个旋转的3D曲面图，其中z轴的值是 $sin(sqrt(x^2+y^2))$ ，而x和y的范围从-10到10。颜色映射使用默认的jet：

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = y = np.arange(-10, 10, 0.1)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(np.sqrt(X**2 + Y**2))

surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, cstride=1, rstride=1, cmap='jet')

fig.colorbar(surf)

ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')

plt.show()

这将显示一个旋转的3D曲面图，并在图表旁边显示一个颜色条。