利用Python实现绘制3D爱心的代码分享

浪子之升

环境介绍

python3.8
numpy
matplotlib
一、绘制一个三维的爱心

关于这一步，我采用的是大佬博客中的最后一种绘制方法。当然，根据我的代码习惯，我还是稍做了一点点修改的。

1. class Guess:
2.     def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20) -> None:
3.         """
4.         bbox: 控制画格的大小
5.         resolution: 控制爱心的分辨率
6.         lines: 控制等高线的数量
7.         """
8.         self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
9.         A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
10.         self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
11.         self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
12.         
14.     def coordinate(self, x, y, z):
15.         """
16.         生成坐标
17.         """
18.         return (x**2+(9/4)*y**2+z**2-1)**3-x**2*z**3-(9/80)*y**2*z**3
20.     def draw(self, ax):
21.         """
22.         绘制坐标
23.         """
24.         for z in self.B:
25.             X, Y = self.A1, self.A2
26.             Z = self.coordinate(X, Y, z)+z
27.             cset = ax.contour(X, Y, Z, [z], zdir='z', colors=('pink',))
29.         for y in self.B:
30.             X, Z = self.A1, self.A2
31.             Y = self.coordinate(X, y, Z)+y
32.             cset = ax.contour(X, Y, Z, [y], zdir='y', colors=('pink',))
34.         for x in self.B:
35.             Y, Z = self.A1, self.A2
36.             X = self.coordinate(x, Y, Z) + x
37.             cset = ax.contour(X, Y, Z, [x], zdir='x', colors=('pink',))
39.     def run(self):
40.         fig = plt.figure()
41.         ax = fig.add_subplot(projection='3d')
42.         ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
43.         ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
44.         ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
45.         plt.show()

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但是这可以达到我们想要的效果吗？
显然不能！于是我们开始加入亿点点细节！
二、细节点

1.加入时间序列

想要心脏跳起来，我们就需要有时间维度的变化。那怎么做最合理呢？这里仅展示修改的代码位置。
代码如下（示例）：

1. class Guess:
2.     def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20) -> None:
3.         plt.ion()                                         # 开启画布的动态图模式
4.         self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
5.         self.time = time.time()                           # 这里有一个衡量的时间坐标，很合理吧
6.         A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
7.         self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
8.         self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
10.     def run(self, count):
11.         """
12.         加入count是我们想循环的次数
13.         """
14.         fig = plt.figure()
15.         for i in range(count):
16.             plt.clf()                               # 每次清除画布
17.             ax = fig.add_subplot(projection='3d')
18.             ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
19.             ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
20.             ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
21.             times = time.time()-self.t/ime          # 计算画布的当前时间状态
22.             self.draw(ax, coef)
23.             plt.show()

复制代码

 
2.加入心脏的跳动

心脏的跳动当然不会是线性的了，我们需要心脏的跳动是有层次感的，并且还是可以做往返运动的。
emmmmm… 这么说来，cos是不是就是做这个用的？
于是…
代码如下（示例）：

1. def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20, scale=1.2) ->
2. None:
3.         """
4.         scale: 心脏缩放的系数
5.         """
6.         self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
7.         plt.ion()
8.         self.scale = scale   # scale: 心脏缩放的系数 设置为全局变量
9.         self.time = time.time()
10.         A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
11.         self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
12.         self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
14.     def draw(self, ax, coef):
15.         """
16.         coef: 使得心脏可以按照时间跳动
17.         """
18.         for z in self.B:
19.             X, Y = self.A1, self.A2
20.             Z = self.coordinate(X, Y, z)+z
21.             cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [z * coef], zdir='z', colors=('pink',))
23.         for y in self.B:
24.             X, Z = self.A1, self.A2
25.             Y = self.coordinate(X, y, Z)+y
26.             cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [y * coef], zdir='y', colors=('pink',))
28.         for x in self.B:
29.             Y, Z = self.A1, self.A2
30.             X = self.coordinate(x, Y, Z) + x
31.             cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [x * coef], zdir='x', colors=('pink',))
33.     def run(self, count):
34.         """
35.         加入count是我们想循环的次数
36.         """
37.         fig = plt.figure()
38.         for i in range(count):
39.             plt.clf()                               # 每次清除画布
40.             ax = fig.add_subplot(projection='3d')
41.             ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
42.             ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
43.             ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
44.             times = time.time()-self.time
45.             coef = np.cos(times) * (self.scale-1) + 1
46.             # coef 是用来放缩心脏的大小的，加入cos来使它有节奏的跳动
47.             self.draw(ax, coef)
48.             plt.pause(0.01)
49.             plt.show()

复制代码

很好，这样我们就有了一个可以跳动的心脏，那么到这结束了嘛？
 一个好的展示

当然没有！我们希望对象看到的时候他稍微有点东西，所以让它跳动却不能改变方向，岂不是看的不够全面？所以我们在加最后亿点点细节：
 

1.     def run(self, count):
2.         fig = plt.figure()
3.         for i in range(count):
4.             plt.clf()
5.             ax = fig.add_subplot(projection='3d')
6.             ax.set_title("你对象的名字？")              # 加上你对象的小name
7.             ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
8.             ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
9.             ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
10.             times = time.time()-self.time
11.             ax.view_init(10, 100+np.cos(times) * 10)   # 让三维坐标图可以变换坐标展示
12.             coef = np.cos(times) * (self.scale-1) + 1
13.             self.draw(ax, coef)
14.             plt.pause(0.01)  # 让绘制出来的心脏可以显示
15.             plt.show()

复制代码

完整代码

1. import time
2. import numpy as np
3. import matplotlib.pyplot as plt
6. class Guess:
7.     def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20, scale=1.2) -> None:
8.         self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
9.         plt.ion()
10.         self.scale = scale
11.         self.time = time.time()
12.         A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
13.         self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
14.         self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
15.         Python交流群：748989764
17.     def coordinate(self, x, y, z):
18.         return (x**2+(9/4)*y**2+z**2-1)**3-x**2*z**3-(9/80)*y**2*z**3
20.     def draw(self, ax, coef):
21.         for z in self.B:
22.             X, Y = self.A1, self.A2
23.             Z = self.coordinate(X, Y, z)+z
24.             cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [z * coef], zdir='z', colors=('pink',))
26.         for y in self.B:
27.             X, Z = self.A1, self.A2
28.             Y = self.coordinate(X, y, Z)+y
29.             cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [y * coef], zdir='y', colors=('pink',))
31.         for x in self.B:
32.             Y, Z = self.A1, self.A2
33.             X = self.coordinate(x, Y, Z) + x
34.             cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [x * coef], zdir='x', colors=('pink',))
36.     def run(self, count):
37.         fig = plt.figure()
38.         for i in range(count):
39.             plt.clf()
40.             ax = fig.add_subplot(projection='3d')
41.             ax.set_title("2LiuYu")
42.             ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
43.             ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
44.             ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
45.             times = time.time()-self.time
46.             ax.view_init(10, 100+np.cos(times) * 10)
47.             coef = np.cos(times) * (self.scale-1) + 1
48.             self.draw(ax, coef)
49.             plt.pause(0.01)
50.             plt.show()
53. if __name__ == '__main__':
54.     demo = Guess()
55.     demo.run(1000)

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[code][/code]
来源:https://www.cnblogs.com/liuliumei/p/17231002.html
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