Python實(shí)現(xiàn)多組數(shù)據(jù)三維繪圖系統(tǒng)
更新時間：2023年08月21日 11:00:13 作者：微小冷
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了如何利用Python實(shí)現(xiàn)多組數(shù)據(jù)三維繪圖系統(tǒng),文中的示例代碼講解詳細(xì),具有一定的學(xué)習(xí)價值,感興趣的小伙伴可以了解下
Python繪圖系統(tǒng)：
基礎(chǔ)：將matplotlib嵌入到tkinter|簡單的繪圖系統(tǒng)|數(shù)據(jù)導(dǎo)入|三維繪圖系統(tǒng)
自定義控件：坐標(biāo)設(shè)置控件|坐標(biāo)列表控件
增添和刪除坐標(biāo)數(shù)據(jù)
在實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)列表控件之后，自然要在在繪圖系統(tǒng)中創(chuàng)建多組坐標(biāo)列表，同時需要提供新增或刪除對應(yīng)繪圖數(shù)據(jù)的功能。那么首先得添加兩個功能按鈕
def setCtrlButtons(self, frm):
ttk.Button(frm, text="繪圖",width=5,
command=self.btnDrawImg).pack(side=tk.LEFT)
ttk.Button(frm, text="加載",width=5,
command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
btn = ttk.Button(frm, text="新增", width=5)
btn.pack(side=tk.LEFT)
btn.bind("<Button-1>", self.addLast)
btn = ttk.Button(frm, text="刪除", width=5)
btn.pack(side=tk.LEFT)
btn.bind("<Button-1>", self.deleteLast)兩個函數(shù)，addAxisList在最后面新增一個AxisList，deleteLast則刪除最后一個AxisList。這兩個功能十分簡單，唯一需要注意的就是，在刪除AxisList之前，需要取消pack
def addLast(self, evt):
title = f"坐標(biāo){len(self.als)}"
al = AxisList(self.frmAxis, title, 1, [5,10,20])
al.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
self.als.append(al)
def deleteLast(self, evt):
self.als[-1].pack_forget()
del self.als[-1]其中涉及到兩個全局變量，一個是self.als，用于存放所有的AxisList；另一個是self.frmAxis，是所有AxisList的父組件。
前者可以放在DrawSystem的初始化函數(shù)中，
self.als = []
后者則需要更改setFrmCtrl函數(shù)
def setFrmCtrl(self, frmCtrl):
frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
self.setCtrlButtons(frm)
self.frmAxis = ttk.Frame(frmCtrl)
self.frmAxis.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
self.addLast(None)效果如下
更改繪圖邏輯
現(xiàn)在有了多組數(shù)據(jù)，那么相應(yīng)地繪圖邏輯也需要跟著改變。另一方面，原有的全局變量self.data似乎已經(jīng)很難描述全部數(shù)據(jù)，所以取消使用全局變量，同時修改繪圖最終的繪圖函數(shù)
def drawPlot(self, ds):
keys = 'xyz' if 'z' in ds[0] else 'xy'
p = '3d' if 'z' in ds[0] else None
ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
for data in ds:
ax.plot(*[data[key] for key in keys])這里把之前的drawPlot和drawPlot3d合并到一起了，并且只是根據(jù)第一組坐標(biāo)數(shù)據(jù)來判斷是否啟用3D，這種寫法當(dāng)然十分危險?？紤]到日后肯定會通過類似ComboBox來整改，所以這里暫且先這么放著。
而點(diǎn)擊繪圖按鈕之后的響應(yīng)函數(shù)則修改為
def readDatas(self, al):
dct = {}
data = {}
for flag in 'xyz':
data[flag] = al.setData(flag, **dct)
dct[flag] = data[flag]
return data
def btnDrawImg(self):
self.fig.clf()
ds = [self.readDatas(al) for al in self.als]
self.drawPlot(ds)
self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
self.canvas.draw()基本邏輯是，遍歷所有AxisList并提取數(shù)據(jù)，然后將所有數(shù)據(jù)傳遞給繪圖函數(shù)進(jìn)行圖像繪制。
效果如下
源代碼
最后把源代碼附在下面，總計大約不到200行，你就能擁有一個支持多組數(shù)據(jù)的三維繪圖系統(tǒng)了。
import tkinter as tk
import tkinter.ttk as ttk
from tkinter.filedialog import askopenfilename
import matplotlib as mpl
mpl.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.backends.backend_tkagg import (
FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk)
from matplotlib.figure import Figure
import numpy as np
class AxisFrame(ttk.Frame):
# widths 是每個控件的寬度
def __init__(self, master, label, mode, widths, **options):
super().__init__(master, **options)
self.pack()
self.label = label
self.initVar(mode)
self.initWidgets(widths)
def initVar(self, mode):
self.MODES = ("序列化", "源代碼", "外部導(dǎo)入", "無數(shù)據(jù)")
self.mode = tk.StringVar()
self.setMode(mode)
def initWidgets(self, widths):
tk.Label(self, text=self.label, width=widths[0]).pack(side=tk.LEFT)
self.slct = ttk.Combobox(self, width=widths[1], textvariable=self.mode)
self.slct['value'] = self.MODES
self.slct.pack(side=tk.LEFT)
self.entry = tk.Entry(self, width=widths[2])
self.entry.pack(padx=5, side=tk.LEFT, fill=tk.X)
def setText(self, text):
self.entry.delete(0, "end")
self.entry.insert(0, text)
def get(self):
return self.entry.get()
def setMode(self, mode):
if type(mode) != str:
mode = self.MODES[mode]
self.mode.set(mode)
def setData(self, data=None, **txyz):
if self.mode.get() == "序列化":
return self.getArray()
elif self.mode.get() == "外部導(dǎo)入":
return self.loadData(data)
else:
return self.readPython(**txyz)
def readPython(self, t=None, x=None, y=None, z=None):
self.data = eval(self.get())
return self.data
def loadData(self, data):
if type(data) != type(None):
self.data = data
return self.data
def getArray(self):
val = self.get()
self.data = eval(f"np.linspace({val})")
return self.data
class AxisList(ttk.Frame):
def __init__(self, master, title, mode, widths, **options):
super().__init__(master, **options)
self.pack()
self.afs = {}
self.data = {}
self.initWidgets(title, widths)
self.initAxis(mode, widths)
def initWidgets(self, title, widths):
self.btn = ttk.Button(self, text=title, width=sum(widths)+5,
command=self.Click)
self.btn.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X, expand=tk.YES)
self._c = ttk.Frame(self)
self.collapsed = True
self.Click()
self.initFeature()
def initAxis(self, mode, widths):
for flag in 'txyz':
self.afs[flag] = AxisFrame(self._c, flag, mode, widths)
self.afs[flag].pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
def initFeature(self):
frm = ttk.Frame(self._c)
frm.pack(pady=2, side=tk.TOP, fill=tk.X)
ttk.Button(frm, text="加載",width=5,
command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
self.vis = {L : True for L in 'txyz'}
for flag in 'txyz':
btn = ttk.Button(frm, text=flag, width=3)
btn.pack(side=tk.LEFT)
btn.bind("<Button-1>", self.btnAxisCollapse)
def btnAxisCollapse(self, evt):
flag = evt.widget['text']
self.vis[flag] = not self.vis[flag]
for flag in 'txyz':
self.afs[flag].pack_forget()
for flag in 'txyz':
if self.vis[flag]:
self.afs[flag].pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
def btnLoadData(self):
name = askopenfilename()
data = np.genfromtxt(name)
for i, flag in enumerate('xyz'):
if i >= data.shape[1]:
return
self.setOneMode(flag, "外部導(dǎo)入")
self.data[flag] = self.setData(flag, data[:,i])
def Click(self):
if self.collapsed:
self._c.pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=tk.YES)
else:
self._c.pack_forget()
self.collapsed = not self.collapsed
def setData(self, flag, data=None, **options):
return self.afs[flag].setData(data, **options)
def setOneMode(self, flag, mode):
self.afs[flag].setMode(mode)
class DarwSystem():
def __init__(self):
self.root = tk.Tk()
self.root.title("數(shù)據(jù)展示工具")
self.data = {}
self.als = []
frmCtrl = ttk.Frame(self.root,width=320)
frmCtrl.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
self.setFrmCtrl(frmCtrl)
frmFig = ttk.Frame(self.root)
frmFig.pack(side=tk.LEFT,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
self.setFrmFig(frmFig)
self.root.mainloop()
def setFrmCtrl(self, frmCtrl):
frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
self.setCtrlButtons(frm)
self.frmAxis = ttk.Frame(frmCtrl)
self.frmAxis.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
self.addLast(None)
def addLast(self, evt):
title = f"坐標(biāo){len(self.als)}"
al = AxisList(self.frmAxis, title, 1, [5,10,20])
al.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
self.als.append(al)
def deleteLast(self, evt):
self.als[-1].pack_forget()
del self.als[-1]
def setCtrlButtons(self, frm):
ttk.Button(frm, text="繪圖",width=5,
command=self.btnDrawImg).pack(side=tk.LEFT)
ttk.Button(frm, text="加載",width=5,
command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
btn = ttk.Button(frm, text="新增", width=5)
btn.pack(side=tk.LEFT)
btn.bind("<Button-1>", self.addLast)
btn = ttk.Button(frm, text="刪除", width=5)
btn.pack(side=tk.LEFT)
btn.bind("<Button-1>", self.deleteLast)
def btnLoadData(self):
name = askopenfilename()
data = np.genfromtxt(name)
for i, flag in enumerate('xyz'):
if i >= data.shape[1]:
return
self.AL.setOneMode(flag, "外部導(dǎo)入")
self.data[flag] = self.AL.setData(flag, data[:,i])
def readDatas(self, al):
dct = {}
data = {}
for flag in 'xyz':
data[flag] = al.setData(flag, **dct)
dct[flag] = data[flag]
return data
def btnDrawImg(self):
self.fig.clf()
ds = [self.readDatas(al) for al in self.als]
self.drawPlot(ds)
self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
self.canvas.draw()
def drawPlot(self, ds):
keys = 'xyz' if 'z' in ds[0] else 'xy'
p = '3d' if 'z' in ds[0] else None
ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
for data in ds:
ax.plot(*[data[key] for key in keys])
def setFrmFig(self, frmFig):
self.fig = Figure()
self.canvas = FigureCanvasTkAgg(self.fig,frmFig)
self.canvas.get_tk_widget().pack(
side=tk.TOP,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
self.toolbar = NavigationToolbar2Tk(self.canvas,frmFig,
pack_toolbar=False)
self.toolbar.update()
self.toolbar.pack(side=tk.RIGHT)
if __name__ == "__main__":
test = DarwSystem()到此這篇關(guān)于Python實(shí)現(xiàn)多組數(shù)據(jù)三維繪圖系統(tǒng)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python三維繪圖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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