msdn画圆弧函数_画直线不简单！python-matplotlib告诉你为什么

1 说明：

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1.1 python的matplotlib画直线，看似简单，其实很难，从简单到复杂，逐步深入，小白秒懂。

1.2 内容：画直线，画圆，画圆点，动画的单摆和圆套圆，好东西在后面，值得收藏。

1.3 环境：

python3.8+matplotlib3.2.0

2 静态画直线：

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2.1 line-1.py

import matplotlib.pyplot as pltimport numpy as npx = np.linspace(-3,3,100)y = 2*xplt.plot(x, y, '-r', label='y=2x')plt.show()

2.2 图1

2.2 line2.py

import matplotlib.pyplot as pltimport numpy as np#坐标点为0,0x = np.linspace(0,3,100)y = xplt.plot(x, y, '-r', label='y=x')#显示x和y坐标轴刻度起点和终点plt.xlim(-4, 4)plt.ylim(-4, 4)plt.show()

2.3 图2：

2.4 复杂一些，加入画圆、画直线和画圆点，代码如下：

#第1步：导入模块import matplotlib.pyplot as pltimport numpy as np#第2步：画圆#定义圆的半径r=3.0#角度theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.01)#圆的圆弧线的x和y坐标x =  r * np.cos(theta)y =  r * np.sin(theta)#画圆的圆弧线，因为直线很小，所以就是圆的圆弧看起来很平滑plt.plot(x, y)#第3步：画直线#画直线的坐标点为0,0x1 = np.linspace(0,3,100)y1 = x1#画直线plt.plot(x1, y1, '-r')#补充：画原点==圆点plt.scatter(0, 0, marker="o",c='r')#第4步：相关设置#显示x和y坐标轴刻度起点和终点plt.xlim(-4, 4)plt.ylim(-4, 4)plt.title('Graph of circle、line & scatter')plt.grid()plt.axis('equal')plt.show()

2.5 图3：

3 动态直线：

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3.1 圆和单摆，代码：

#第1步：导入模块import numpy as npfrom scipy.integrate import odeintimport matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib.animation as animation#第2步：初始化画布和ax定义#注意动画需要这个，静态图片可以省略，采用默认fig, ax = plt.subplots()ax.grid() #显示网格#第3步：画圆#定义圆的半径r=3.0#角度theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.01)#圆的圆弧线的x和y坐标x =  r * np.cos(theta)y =  r * np.sin(theta)#画圆的圆弧线plt.plot(x, y)#第4步：单摆设置g = 9.8  #重力 #无阻力函数定义def pendulumno(w, t, l):    th, v = w    dth = v    dv  = - g/l * np.sin(th)    return dth, dv #20==20秒t = np.arange(0, 20, 0.1)#调用scipy的一个函数odeinttrack = odeint(pendulumno, (1.0, 0), t, args=(r,))xdata = [r*np.sin(track[i, 0]) for i in range(len(track))]ydata = [-r*np.cos(track[i, 0]) for i in range(len(track))]#画单摆线line, = ax.plot([], [], 'o-', lw=2)#初始化函数def init():    ax.set_xlim(-4, 4)    ax.set_ylim(-4, 4)    return line,#刷新函数def update(i):    #提示0,0为直线的圆点坐标是不变的    newx = [0, xdata[i]]    newy = [0, ydata[i]]    line.set_data(newx, newy)    return line,#第5步：相关设置plt.title('Graph of circle & pendulumno')plt.axis('equal')ani = animation.FuncAnimation(fig, update, range(1, len(xdata)), init_func=init, interval=50)plt.show()

3.2 效果图：

4 圆和可转动的半径：

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4.1 代码：

#第1步：导入模块import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib.animation as animation#第2步：初始化画布和ax定义#注意动画需要这个，静态图片可以省略，采用默认fig, ax = plt.subplots()ax.grid() #显示网格#第3步：画圆#定义圆的半径r=3.0#角度theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.01)#圆的圆弧线的x和y坐标x =  r * np.cos(theta)y =  r * np.sin(theta)#画圆的圆弧线plt.plot(x, y)#第4步：单摆设置#半径直线数据xdata = [r*np.sin(theta[i]) for i in range(len(theta))]ydata =  [r*np.cos(theta[i]) for i in range(len(theta))]#画半径直线line, = ax.plot([], [], 'o-', lw=2)#初始化函数def init():    ax.set_xlim(-4, 4)    ax.set_ylim(-4, 4)    return line,#刷新函数def update(i):    #提示0,0为直线的圆点坐标是不变的    newx = [0, xdata[i]]    newy = [0, ydata[i]]    line.set_data(newx, newy)    return line,#第5步：相关设置plt.title('Graph of circle & radius')plt.axis('equal')ani = animation.FuncAnimation(fig, update, range(1, len(xdata)), init_func=init, interval=10)plt.show()

4.2 效果图：

===再复杂一些===

5 加入sin和cos：

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5.1 代码：

#第1步：导入模块import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib.animation as animation#第2步：初始化画布和ax定义#注意动画需要这个，静态图片可以省略，采用默认fig, ax = plt.subplots()ax.grid() #显示网格#第3步：画圆#定义圆的半径r=3.0#角度theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.01)#圆的圆弧线的x和y坐标#水平向左移动4个单位x =  -4+r * np.cos(theta)y =  r * np.sin(theta)#画圆的圆弧线plt.plot(x, y)#第4步：画线设置#半径直线数据xdata = [-4+r*np.sin(theta[i]) for i in range(len(theta))]ydata =  [r*np.cos(theta[i]) for i in range(len(theta))]#画半径直线line, = ax.plot([], [], 'o-', lw=2)#sin波动线linesin, = ax.plot([], [], lw=2)#cos波动线linecos, = ax.plot([], [], lw=2)#初始化函数def init():    ax.set_xlim(-4, 4)    ax.set_ylim(-4, 4)    #sin和cos线    linesin.set_data([], [])    linecos.set_data([], [])    return line,linesin,linecos, #刷新函数def update(i):    #提示0,0为直线的圆点坐标是不变的    newx = [-4, xdata[i]]    newy = [0, ydata[i]]    line.set_data(newx, newy)        #+1就是水平向右移动1个单位    sinx = 1+np.linspace(0, 4, 1000)    siny = 2+np.sin(2 * np.pi * (sinx - 0.01 * i))    linesin.set_data(sinx, siny)    #+1就是水平向右移动1个单位    cosx = 1+np.linspace(0, 4, 1000)    cosy = -2+np.cos(2 * np.pi * (cosx - 0.01 * i))    linecos.set_data(cosx, cosy)    return line,linesin,linecos,#第5步：相关设置plt.title('Graph of circle、radius、sin & cos')plt.axis('equal')ani = animation.FuncAnimation(fig, update, range(1, len(xdata)), init_func=init, interval=10)plt.show()

5.2 效果图：

再画直线怎么办？

6 再复杂些：

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6.1 代码：

#第1步：导入模块import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltimport matplotlib.animation as animation#第2步：初始化画布和ax定义#注意动画需要这个，静态图片可以省略，采用默认fig, ax = plt.subplots()ax.grid() #显示网格#第3步：画圆#定义圆的半径r=3.0#角度,0.01越小，速度越慢theta = np.arange(0, 2*np.pi, 0.01)#圆的圆弧线的x和y坐标#水平向左移动4个单位x =  -4+r * np.cos(theta)y =  r * np.sin(theta)#画圆的圆弧线plt.plot(x, y)#第4步：直线设置#半径直线数据xdata = [-4+r*np.sin(theta[i]) for i in range(len(theta))]ydata =  [r*np.cos(theta[i]) for i in range(len(theta))]#画半径直线line, = ax.plot([], [], 'o-', lw=2)#sin波动线linesin, = ax.plot([], [], lw=2,label='sin')#cos波动线linecos, = ax.plot([], [], lw=2,label='cos')#连接sin和cos的线linesinl, = ax.plot([], [], 'o-', lw=2,label='sinline')linecosl, = ax.plot([], [], 'o-', lw=2,label='cosline')#水平线==lineshui==xs和ysxs = np.linspace(-6,6,100)ys =[0]*len(xs)plt.plot(xs, ys, '-b', label='lineshui')#垂直线==linechui==xc和ycyc = np.linspace(-4,4,100)xc =[0]*len(yc)plt.plot(xc, yc, '-y', label='linechui')#初始化函数def init():    ax.set_xlim(-4, 4)    ax.set_ylim(-4, 4)    #sin和cos的动态波动线    linesin.set_data([], [])    linecos.set_data([], [])    #sin和cos的连接线    linesinl.set_data([], [])    linecosl.set_data([], [])    return line,linesin,linecos, linesinl,linecosl,#刷新函数def update(i):    #提示-4,0为直线的圆点坐标是不变的    newx = [-4, xdata[i]]    newy = [0, ydata[i]]    #圆的半径直线    line.set_data(newx, newy)        #+1就是水平向右移动1个单位    sinx = 1+np.linspace(0, 4, 1000)    siny = 2+np.sin(2 * np.pi * (sinx - 0.01 * i))    #sin波动线    linesin.set_data(sinx, siny)    #+1就是水平向右移动1个单位    cosx = 1+np.linspace(0, 4, 1000)    cosy = -2+np.cos(2 * np.pi * (cosx - 0.01 * i))    #cos波动线    linecos.set_data(cosx, cosy)        newxsinl=[1,xdata[i]]    newysinl=[siny[i],ydata[i]]    #sin连接线，bug    linesinl.set_data(newxsinl,newysinl)    newxcosl=[1,xdata[i]]    newycosl=[cosy[i],ydata[i]]    #cos连接线，bug    linecosl.set_data(newxcosl,newycosl)    return line,linesin,linecos,linesinl,linecosl,#第5步：相关设置plt.title('Graph of circle、radius、sin & cos')plt.axis('equal')ani = animation.FuncAnimation(fig, update, range(1, len(xdata)), init_func=init, interval=10)plt.legend(loc='upper right')plt.show()

6.2 效果图：