使用 Matplotlib 在 Python 中繪製非結構化三角網格線或標記

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Python 是一種廣泛使用的程式語言。它提供了各種工具和庫，可用於解決不同的問題，其中之一是 Matplotlib。此庫提供了各種用於資料視覺化和建立不同圖表的功能。在本文中，我們將使用 Matplotlib 在 Python 中繪製非結構化三角網格線或標記。

什麼是 Matplotlib 以及如何安裝它？

Matplotlib 是 Python 的庫之一。此庫是用於繪製圖形以視覺化資料的非常強大的工具。它有一個名為“pyplot”的模組，透過提供控制線型、字型屬性、格式化軸等功能，使繪圖變得容易。它還可以與其他庫（例如 numpy，這是一個用於 Python 數值計算的庫）整合。

您可以透過在命令提示符中輸入命令“pip install matplotlib”來在您的系統上安裝此庫。

在您的系統中安裝該庫後，您可以將其匯入到您的程式碼中以使用提供的功能。由於我們必須繪製非結構化三角網格，matplotlib 為此提供了多個函式，例如 triplot() 和 plot_trisurf() 等。

什麼是非結構化三角網格？

非結構化三角網格廣泛用於理解不同的系統，例如計算建模、模擬，其中資料複雜且需要解決以理解潛在的概念。

因此，非結構化三角網格本身就是一種將歐幾里得平面劃分為不同形狀（例如三角形和四面體）的方法，而不遵循規則模式。因此，您可以使用它來視覺化複雜資料。

現在，這裡所說的線或標記是什麼意思？線或標記是其中的一部分，它們顯示了網格在圖表中的表示方式。線連線網格中三角形的頂點，因此提供了網格中三角形邊界的視覺表示，而標記則表示網格中三角形的頂點。

示例

讓我們使用 Python 中的 matplotlib 繪製非結構化三角網格。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.tri as tri
# for generating random points
ran_points = 80
x = np.random.rand(ran_points)
y = np.random.rand(ran_points)

# triangulation of the points
triangle_point = tri.Triangulation(x, y)
# Plot the triangulation with markers
plt.triplot(triangle_point, 'bo-', lw=1)

plt.title('Unstructured Triangular Grid')
plt.show()

輸出

示例

在這裡，我們匯入了三個庫，程式碼保持不變。您可以更改三角網格。

• 在繪製三角網格的最後一行中，我們使用了“plt.tricontourf(tri, values)”來建立填充等高線圖。

• tricontourf() 函式使用線性估計值來計算每個三角形的頂點，然後用相應值的顏色填充三角形。

• 然後，使用“plt.triplot(tri, marker='2', markersize=3, linestyle='-', color='k')”函式，它使用 triplot 將三角網格覆蓋在等高線圖之上，顯示為黑色線條。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.tri as mtri
# for generating random points
ranpoints = 30
x = np.random.rand(ranpoints)
y = np.random.rand(ranpoints)

tri = mtri.Triangulation(x, y)

# Generate random values to color the triangles
values = np.random.rand(ranpoints)

# Plot the triangular grid
plt.tricontourf(tri, values)
plt.triplot(tri, marker='2', markersize=3, linestyle='-', color='k')
plt.show()

輸出

常見錯誤

在使用 matplotlib 繪製非結構化三角網格時，您可能會遇到一些常見錯誤。讓我們來看一些錯誤以及每個錯誤的解決方案。

• ValueError: 如果傳遞給三角剖分建構函式的 x 和 y 陣列的長度不相等，則可能會遇到此錯誤。要解決此錯誤，請嘗試為每個陣列設定相同數量的元素。

• AttributeError: 當在沒有設定掩碼的三角剖分物件上使用 get_masked_triangles 時，可能會發生此錯誤。要解決此錯誤，您必須使用 triang.set_mask 方法為三角剖分物件設定掩碼。

• TypeError: 如果嘗試使用下標表示法訪問浮點物件的元素。為避免這種情況，您應該確保訪問的變數是陣列或列表。

• ValueError: 第三個引數必須是格式字串——當傳遞給 triplot() 函式的格式字串無效時，可能會發生此錯誤。為避免此錯誤，格式字串應為有效的 matplotlib 線型格式。

結論

在本文中，我們使用 matplotlib 繪製了不同的非結構化三角網格作為標記或線條。我們從基礎開始，解釋了什麼是 matplotlib 以及將用於繪製非結構化三角網格的函式。

簡要解釋了非結構化三角網格及其用途。使用 Matplotlib 庫的不同函式，我們繪製了網格。這表明 Python 庫對於使用資料視覺化簡化複雜資料是多麼強大和有用。