python中Matplotlib实现绘制3D图的示例代码

Matplotlib 也可以绘制 3D 图像，与二维图像不同的是，绘制三维图像主要通过 mplot3d 模块实现。但是，使用 Matplotlib 绘制三维图像实际上是在二维画布上展示，所以一般绘制三维图像时，同样需要载入 pyplot 模块。
mplot3d 模块下主要包含 4 个大类，分别是：

其中，axes3d() 下面主要包含了各种实现绘图的类和方法。axis3d() 主要是包含了和坐标轴相关的类和方法。art3d() 包含了一些可将 2D 图像转换并用于 3D 绘制的类和方法。proj3d() 中包含一些零碎的类和方法，例如计算三维向量长度等。

一般情况下，我们用到最多的就是 mpl_toolkits.mplot3d.axes3d() 中的mpl_toolkits.mplot3d.axes3d.Axes3D() 类，而 Axes3D() 下面又存在绘制不同类型 3D 图的方法。你可以通过下面的方式导入 Axes3D()。

from mpl_toolkits.mplot3d.axes3d import Axes3D或from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

三维散点图

首先，我们导入 numpy 随机生成一组数据。

import numpy as np# x, y, z 均为 0 到 1 之间的 100 个随机数x = np.random.normal(0, 1, 100)y = np.random.normal(0, 1, 100)z = np.random.normal(0, 1, 100)

接下来，开始绘图。第一步是载入 2D, 3D 绘图模块。

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dimport matplotlib.pyplot as plt

第二步，使用 Axes3D() 创建 3D 图形对象。

fig = plt.figure()ax = Axes3D(fig)

最后，调用散点图绘制方法绘图并显示出来。

ax.scatter(x, y, z)plt.show()

三维线型图

线形图和散点图相似，需要传入 x, y, z 三个坐标的数值。详细的代码如下。

# 载入模块from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dimport matplotlib.pyplot as pltimport numpy as np# 生成数据x = np.linspace(-6 * np.pi, 6 * np.pi, 1000)y = np.sin(x)z = np.cos(x)# 创建 3D 图形对象fig = plt.figure()ax = Axes3D(fig)# 绘制线型图ax.plot(x, y, z)# 显示图plt.show()

三维柱状图

绘制完线型图，我们继续尝试绘制三维柱状图，其实它的绘制步骤和上面同样非常相似。

# 载入模块from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dimport matplotlib.pyplot as pltimport numpy as np# 创建 3D 图形对象fig = plt.figure()ax = Axes3D(fig)# 生成数据并绘图x = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]for i in x:  y = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]  z = abs(np.random.normal(1, 10, 10))  ax.bar(y, z, i, zdir='y', color=['r', 'g', 'b', 'y'])plt.show()

三维图曲面图

接下来需要绘制的三维曲面图要麻烦一些，我们需要对数据进行矩阵处理。其实和画二维等高线图很相似，只是多增加了一个维度。