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使用Python绘制随机的不规则形状示意图

发布时间:2023-12-12 03:20:49

绘制随机的不规则形状可以使用Python中的绘图库matplotlib和numpy。在绘制之前,我们需要先生成随机的点集作为不规则形状的坐标。以下是一个使用numpy生成随机点集的例子:

import numpy as np

# 生成随机点集
np.random.seed(0)
n_points = 50
x = np.random.rand(n_points)
y = np.random.rand(n_points)

# 绘制散点图
import matplotlib.pyplot as plt
plt.scatter(x, y)
plt.show()

在上述例子中,我们使用np.random.rand()生成了50个0到1之间的随机数作为点集的横纵坐标,然后使用plt.scatter()绘制了这些点的散点图。

如果我们要绘制边缘更加结构化的不规则形状,我们可以使用scipy库中的scipy.spatial.Delaunay进行三角网格分割。以下是一个绘制不规则形状的例子:

import numpy as np
from scipy.spatial import Delaunay
import matplotlib.pyplot as plt

# 生成随机点集
np.random.seed(0)
n_points = 50
x = np.random.rand(n_points)
y = np.random.rand(n_points)

# 构建Delaunay三角网格
points = np.column_stack((x, y))
tri = Delaunay(points)

# 绘制Delaunay三角网格
fig, ax = plt.subplots()
ax.triplot(x, y, tri.simplices.copy())

plt.show()

在上述例子中,我们使用np.column_stack()将横纵坐标组合起来形成点集。然后,我们使用Delaunay对这些点进行三角网格分割,tri.simplices返回三角网格的三个点的索引,ax.triplot()用斜线将三角形边缘连接起来进行绘制。

除了散点图和三角网格,我们还可以使用matplotlib.path.Path类来绘制自定义的不规则形状。以下是一个绘制星形的例子:

import numpy as np
from matplotlib.path import Path
import matplotlib.pyplot as plt

# 生成星形的坐标
vertices = np.array([[0, 1], [1, 1], [0.5, 0.5], [1, 0], [0, 0], [0.5, 0.5]])
codes = [Path.MOVETO, Path.LINETO, Path.LINETO, Path.LINETO, Path.LINETO, Path.CLOSEPOLY]

# 创建Path对象
path = Path(vertices, codes)

# 绘制星形
fig, ax = plt.subplots()
patch = plt.PathPatch(path, facecolor='orange', lw=2)
ax.add_patch(patch)

plt.xlim(-0.5, 1.5)
plt.ylim(-0.5, 1.5)
plt.axis('off')
plt.show()

在上述例子中,我们使用Path.MOVETOPath.LINETOPath.CLOSEPOLY指定了星形各个点的绘制顺序,然后使用Path()创建了一个Path对象,最后使用PathPatch()将路径添加到图形中进行绘制。

绘制随机的不规则形状是非常有意思的,我们可以发挥想象力,尝试使用不同的点集生成算法和绘图方法,创造出各种奇特有趣的形状。上述例子仅仅是简单的示例,你可以根据自己的需求进行更加复杂的绘制。