使用python绘制3维正态分布图

2024-07-04 16:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

今天使用python画了几个好玩的3D展示图，现在分享给大家。先贴上图片

这里写图片描述

使用的python工具包为：

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

在贴代码之前，有必要从整体上了解这些图是如何画出来的。可以把上面每一个3D图片理解成一个长方体。输入数据是三维的，x轴y轴和z轴。在第三个图片里面有x、y和z坐标的标识。在第三张图片中，我们可以理解为，z是随着x和y变化的函数。就像一个人在山丘地区走动一样，其中x和y表示的是方向，z表示的这个人在上坡还是下坡。第二张图片的中间那个，其实是一个3维的正态分布图。具体的公式为：这里写图片描述上面的是2维的，即只有x和y，如果是三维的话，需要一点变形，只需要在上面的公式基础之上把exp（）里面改变为：exp(-((x-u)^2 + (y - u)^2)/(2q^2)), 这里的u表示平均值，q表示标准差。这样变化之后，z = f(x, y)。这就是z值的公式了，表示的是z值随着x和y值的变化而变化的函数。

下面贴一下代码

这是第二张图片的代码。

from matplotlib import pyplot as plt import numpy as np from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D fig = plt.figure() ax = Axes3D(fig) len = 8; step = 0.4; def build_layer(z_value): x = np.arange(-len, len, step); y = np.arange(-len, len, step); z1 = np.full(x.size, z_value/2) z2 = np.full(x.size, z_value/2) z1, z2 = np.meshgrid(z1, z2) z = z1 + z2; x, y = np.meshgrid(x, y) return (x, y, z); def build_gaussian_layer(mean, standard_deviation): x = np.arange(-len, len, step); y = np.arange(-len, len, step); x, y = np.meshgrid(x, y); z = np.exp(-((y-mean)**2 + (x - mean)**2)/(2*(standard_deviation**2))) z = z/(np.sqrt(2*np.pi)*standard_deviation); return (x, y, z); # 具体函数方法可用 help(function) 查看，如：help(ax.plot_surface) x1, y1, z1 = build_layer(0.2); ax.plot_surface(x1, y1, z1, rstride=1, cstride=1, color='green') x5, y5, z5 = build_layer(0.15); ax.plot_surface(x5, y5, z5, rstride=1, cstride=1, color='pink') # x2, y2, z2 = build_layer(-0.26); # ax.plot_surface(x2, y2, z2, rstride=1, cstride=1, color='yellow') # # x6, y6, z6 = build_layer(-0.22); # ax.plot_surface(x6, y6, z6, rstride=1, cstride=1, color='pink') # x4, y4, z4 = build_layer(0); # ax.plot_surface(x4, y4, z4, rstride=1, cstride=1, color='purple') x3, y3, z3 = build_gaussian_layer(0, 1) ax.plot_surface(x3, y3, z3, rstride=1, cstride=1, cmap='rainbow') plt.show()

这是第三张图片的代码

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import mpl_toolkits.mplot3d x, y = np.mgrid[-1:1:20j, -1:1:20j] z = x * np.exp(-x ** 2 - y ** 2) ax = plt.subplot(111, projection='3d') ax.plot_surface(x, y, z, rstride=2, cstride=1, cmap=plt.cm.coolwarm, alpha=0.8) ax.set_xlabel('x') ax.set_ylabel('y') ax.set_zlabel('z') plt.show()

结束

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