python画图|中秋到了，尝试画个月亮（球体画法）
学习了一段时间的画图，已经掌握了一些3D图的画法，部分链接如下：
python画图|极坐标下的3D surface-CSDN博客
python画图|3D参数化图形输出-CSDN博客
我们今天尝试一下月亮的画法。
【1】官网教程
首先还是到达官网教程学习：
3D surface (solid color) — Matplotlib 3.9.2 documentation
这里只给出了球体的画法，因此我们要自己探索。
探索之前先对官网代码进行解读。
【2】代码解读
首先依然是matpl和numpy的引入：
import matplotlib.pyplot as plt #引入matplotlib模块画图 import numpy as np #引入numpy模块做数学计算
然后定义了要画图：
fig = plt.figure() #定义要画图 ax = fig.add_subplot(projection='3d') #定义要画3d图
之后定义了变量：
# Make data u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100) #定义自变量 v = np.linspace(0, np.pi, 100) #定义自变量 x = 10 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v)) #定义因变量 y = 10 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v)) #定义因变量 z = 10 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v)) #定义因变量
最后定义了图形类型并要求输出图形：
# Plot the surface
ax.plot_surface(x, y, z) #定义图形类型为surface# Set an equal aspect ratio
ax.set_aspect('equal') #设置坐标比例plt.show() #输出图形
至此完整的代码注释为：
import matplotlib.pyplot as plt #引入matplotlib模块画图
import numpy as np #引入numpy模块做数学计算fig = plt.figure() #定义要画图
ax = fig.add_subplot(projection='3d') #定义要画3d图# Make data
u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100) #定义自变量
v = np.linspace(0, np.pi, 100) #定义自变量
x = 10 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v)) #定义因变量
y = 10 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v)) #定义因变量
z = 10 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v)) #定义因变量# Plot the surface
ax.plot_surface(x, y, z) #定义图形类型为surface# Set an equal aspect ratio
ax.set_aspect('equal') #设置坐标比例plt.show() #输出图形
输出图形为：
图1
在代码中，np.ones()d的功能是输出全是1的矩阵，用下述代码进行测试：
import matplotlib.pyplot as plt #引入matplotlib模块画图
import numpy as np #引入numpy模块做数学计算fig = plt.figure() #定义要画图
ax = fig.add_subplot(projection='3d') #定义要画3d图# Make data
u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100) #定义自变量
v = np.linspace(0, np.pi, 100) #定义自变量
x = 10 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v)) #定义因变量
y = 10 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v)) #定义因变量
z = 10 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v)) #定义因变量print('np.size(u)=',np.size(u)) #输出np.size(u)的结果，也就是输出u的维度
print('np.ones(np.size(u))=\n',np.ones(np.size(u))) #按照u的维度输出全是1的一阶矩阵此时的输出结果为：
np.size(u)= 100
np.ones(np.size(u))=
[1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1.
1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1.
1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1.
1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1.
1. 1. 1. 1.]
【3】代码修改
月亮的颜色一般是渐变的，因此要设置颜色，首先尝试纯色设置，改变图形输出代码为：
# Plot the surface
ax.plot_surface(x, y, z,color='y') #定义图形类型为surface
输出结果为：
图2
可见这只是将球体变成黄色，没有渐变效果。
下一步尝试使用cmap来说设置颜色，之后有很好的实践效果，参考下述链接：
python画图|极坐标下的3D surface-CSDN博客
更具体的，追溯到官网链接：
https://matplotlib.org/stable/users/explain/colors/colormaps.html
为此改变图形输出代码为：
# Plot the surface ax.plot_surface(x, y, z,cmap='binary') #定义图形类型为surface
此时的输出结果为：
图3
由图3可见，球体的颜色变成黑白渐变。
至此的完整代码为：
import matplotlib.pyplot as plt #引入matplotlib模块画图
import numpy as np #引入numpy模块做数学计算fig = plt.figure() #定义要画图
ax = fig.add_subplot(projection='3d') #定义要画3d图# Make data
u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100) #定义自变量
v = np.linspace(0, np.pi, 100) #定义自变量
x = 10 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v)) #定义因变量
y = 10 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v)) #定义因变量
z = 10 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v)) #定义因变量# Plot the surface
ax.plot_surface(x, y, z,cmap='binary') #定义图形类型为surface# Set an equal aspect ratio
ax.set_aspect('equal') #设置坐标比例plt.show() #输出图形【4】代码改写
首先将ax.set_aspect('equal')改为注释，或者直接将其删除，输出结果为：‘
图4
可见球体略变，变成椭球体。 ax.set_aspect('equal')具有让各坐标轴按照相等的宽高比变化。
ax.set_aspect('equal')
恢复ax.set_aspect('equal')，修改Z的定义为：使其变量数增大一倍
z = 10 * np.outer(2*np.ones(np.size(u)), np.cos(v)) #定义因变量
同时把颜色改为纯色：
# Plot the surface
ax.plot_surface(x, y, z,color='w') #定义图形类型为surface
此时的输出结果为：
图5
由图5可见，变量个数对图形结果影响很大。这个椭球体已经不太像常规见到的月亮。
然后我们把自变量的个数改为1000，让图形细化，改后的变量定义为：
# Make data u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 1000) #定义自变量 v = np.linspace(0, np.pi, 1000) #定义自变量 x = 10 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v)) #定义因变量 y = 10 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v)) #定义因变量 z = 10 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v)) #定义因变量
颜色设置也稍微修改一下：
# Plot the surface ax.plot_surface(x, y, z,cmap='Wistia') #定义图形类型为surface
此时的输出结果为：
图6
图6好像是一个熟透的月饼做的月亮。
至此的完整代码为：
import matplotlib.pyplot as plt #引入matplotlib模块画图
import numpy as np #引入numpy模块做数学计算fig = plt.figure() #定义要画图
ax = fig.add_subplot(projection='3d') #定义要画3d图# Make data
u = np.linspace(0, 2 * np.pi, 1000) #定义自变量
v = np.linspace(0, np.pi, 1000) #定义自变量
x = 10 * np.outer(np.cos(u), np.sin(v)) #定义因变量
y = 10 * np.outer(np.sin(u), np.sin(v)) #定义因变量
z = 10 * np.outer(np.ones(np.size(u)), np.cos(v)) #定义因变量# Plot the surface
ax.plot_surface(x, y, z,cmap='Wistia') #定义图形类型为surface# Set an equal aspect ratio
ax.set_aspect('equal') #设置坐标比例plt.show() #输出图形【5】总结
本文学习了球体（月亮）的基本画法，尝试修改了颜色、坐标轴纵横比和自变量密度。