如何在Python使用 Matplotlib 绘制 3D 立方体？

使用 Matplotlib 库可以方便地在 Python 中绘制 3D 图形，其中包括绘制 3D 立方体。本文将介绍如何使用 Matplotlib 绘制 3D 立方体。

步骤 1：导入所需的库

首先，在 Python 中导入所需的库。具体地，我们需要使用 Matplotlib 和 mpl_toolkits.mplot3d 库来绘制 3D 图形：

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

步骤 2：设置坐标轴范围和标签

在绘制 3D 图形之前，我们需要设置坐标轴的范围和标签。具体地，我们可以使用 set_xlim、set_ylim 和 set_zlim 方法设置 x、y 和 z 轴的范围，使用 set_xlabel、set_ylabel 和 set_zlabel 方法设置 x、y 和 z 轴的标签。

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

ax.set_xlim([0, 1])
ax.set_ylim([0, 1])
ax.set_zlim([0, 1])
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel('Z')

步骤 3：绘制立方体

我们可以使用 Poly3DCollection 对象来绘制 3D 立方体。具体地，我们需要定义立方体的八个顶点，并使用 Poly3DCollection 对象将它们连接起来。

vertices = [(0, 0, 0), (0, 1, 0), (1, 1, 0), (1, 0, 0),
            (0, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 1), (1, 0, 1)]
faces = [(0, 1, 2, 3), (4, 5, 6, 7), (0, 4, 5, 1),
         (1, 5, 6, 2), (2, 6, 7, 3), (4, 7, 3, 0)]

cube = Poly3DCollection([vertices[face] for face in faces])
cube.set_facecolor('blue')
cube.set_edgecolor('black')
ax.add_collection3d(cube)

完整代码

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

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

ax.set_xlim([0, 1])
ax.set_ylim([0, 1])
ax.set_zlim([0, 1])
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel('Z')

vertices = [(0, 0, 0), (0, 1, 0), (1, 1, 0), (1, 0, 0),
            (0, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 1), (1, 0, 1)]
faces = [(0, 1, 2, 3), (4, 5, 6, 7), (0, 4, 5, 1),
         (1, 5, 6, 2), (2, 6, 7, 3), (4, 7, 3, 0)]

cube = Poly3DCollection([vertices[face] for face in faces])
cube.set_facecolor('blue')
cube.set_edgecolor('black')
ax.add_collection3d(cube)

plt.show()

结论

在本文中，我们介绍了如何使用 Matplotlib 绘制 3D 立方体。首先，我们需要导入所需的库；然后，我们需要设置坐标轴范围和标签；最后，我们使用 Poly3DCollection 对象绘制立方体。