8类NCERT解决方案 – 第10章 可视化实体形状 – 练习10.3

本文介绍了NCERT教材第10章的练习10.3，重点是如何用Python代码来可视化实体的形状。

需要的库和工具

在开始编写代码之前，我们需要安装必要的库和工具：

• Python 3.x
• NumPy：用于处理数组
• Matplotlib：用于可视化

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

步骤1：定义实体的顶点和面

在这个例子中，我们将绘制一个正方体。我们可以通过定义其顶点和面来描述它。

vertices = np.array([
    [-1, -1, -1],
    [1, -1, -1],
    [1, 1, -1],
    [-1, 1, -1],
    [-1, -1, 1],
    [1, -1, 1],
    [1, 1, 1],
    [-1, 1, 1]
])

faces = np.array([
    [0, 1, 2, 3],
    [4, 5, 6, 7],
    [0, 1, 5, 4],
    [2, 3, 7, 6],
    [1, 2, 6, 5],
    [0, 3, 7, 4]
])

顶点是一个3 x 8的矩阵，每行代表一个顶点，每列代表x、y、z坐标。面是一个6 x 4的矩阵，每行代表一个面，每个数字表示与这个面联系的顶点的编号。

步骤2：绘制实体

现在我们有了顶点和面的定义，我们可以使用Matplotlib来绘制它。

def plot_cube(ax, vertices, faces):
    for face in faces:
        x = vertices[face][:, 0]
        y = vertices[face][:, 1]
        z = vertices[face][:, 2]
        ax.plot(x, y, z, 'o-')
        
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
plot_cube(ax, vertices, faces)
plt.show()

这个plot_cube函数接受一个matplotlib的Axes3D对象，以及我们之前定义的vertices和faces。它将会分别遍历每个面，然后绘制每个顶点的三维坐标。最后，调用plt.show()可以将绘图显示在屏幕上。

总结

通过这个例子，我们学习了如何用Python代码来可视化实体的形状。我们可以定义实体的顶点和面，然后通过Matplotlib库的Axes3D对象来绘制它。