8类NCERT解决方案-第10章可视化实体形状–练习10.2

简介

本文档是第10章《可视化实体形状》的练习10.2的解决方案。该练习旨在通过Python代码实现对实体形状的可视化。

内容

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

# 创建3D图形对象
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

# 将数据转换为数组
x = np.array([1, 1, -1, -1, 1, 1, -1, -1])
y = np.array([1, -1, -1, 1, 1, -1, -1, 1])
z = np.array([1, 1, 1, 1, -1, -1, -1, -1])

# 绘制立方体的八个角点
ax.scatter(x, y, z, color='b')
ax.set_xlabel('X轴')
ax.set_ylabel('Y轴')
ax.set_zlabel('Z轴')

# 绘制立方体的六个面
verts = [
    [x[0], y[0], z[0]],
    [x[1], y[1], z[1]],
    [x[3], y[3], z[3]],
    [x[2], y[2], z[2]],

    [x[0], y[0], z[0]],
    [x[4], y[4], z[4]],
    [x[7], y[7], z[7]],
    [x[3], y[3], z[3]],

    [x[0], y[0], z[0]],
    [x[1], y[1], z[1]],
    [x[5], y[5], z[5]],
    [x[4], y[4], z[4]],

    [x[6], y[6], z[6]],
    [x[2], y[2], z[2]],
    [x[3], y[3], z[3]],
    [x[7], y[7], z[7]],

    [x[6], y[6], z[6]],
    [x[5], y[5], z[5]],
    [x[4], y[4], z[4]],
    [x[7], y[7], z[7]],

    [x[6], y[6], z[6]],
    [x[5], y[5], z[5]],
    [x[1], y[1], z[1]],
    [x[2], y[2], z[2]],
]

# 绘制立方体的六个面
ax.add_collection3d(plt.Polygon(verts[0:4], alpha=0.25, linewidths=1, edgecolors='r'))
ax.add_collection3d(plt.Polygon(verts[4:8], alpha=0.25, linewidths=1, edgecolors='g'))
ax.add_collection3d(plt.Polygon(verts[8:12], alpha=0.25, linewidths=1, edgecolors='b'))
ax.add_collection3d(plt.Polygon(verts[12:16], alpha=0.25, linewidths=1, edgecolors='y'))
ax.add_collection3d(plt.Polygon(verts[16:20], alpha=0.25, linewidths=1, edgecolors='m'))
ax.add_collection3d(plt.Polygon(verts[20:24], alpha=0.25, linewidths=1, edgecolors='c'))

# 设置图形视角
ax.view_init(elev=20, azim=135)

# 显示图形
plt.show()

解释

该程序使用NumPy和Matplotlib库绘制立方体的可视化效果。首先，定义了立方体的8个角点的坐标（x，y，z）。然后，使用Matplotlib的scatter函数绘制这些角点。接下来，通过连接这些点来绘制立方体的六个面，并为每个面设置颜色。最后，通过调整视角来显示立方体的可视化效果。

注意事项

运行此程序需要安装numpy和matplotlib库。可以使用以下命令来安装这些库：

pip install numpy matplotlib

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