在柱坐标中绘制单位向量的堆栈 - matplotlib

Question

我有一个 python 程序，它可以为我计算角度并将它们输出到一个列表中。

我想做的是绘制一堆箭头，这些箭头是指向角度方向的单位向量。所以我认为柱坐标最好，因为它们只有一个角坐标。

我尝试过 pyplot.quiver，但我不认为它可以在 3D 中做任何事情，而且 3D 线图也不起作用。

有没有一种方法可以不用费力地将每个 (length, height, angle) 转换成一对向量 (a, b, c),(length*cos(angle), length*sin(angle), height )?

Answer 1

如果您有角度列表，则可以使用 numpy 轻松计算与这些角度相关的向量。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
angles = np.random.rand(100)

length = 1.
vectors_2d = np.vstack((length * np.cos(angles), length * np.sin(angles))).T

for x, y in vectors_2d:
    plt.plot([0, x], [0, y])
plt.show()

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如果你真的想要圆柱而不是极坐标，那么

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
angles = np.random.rand(100)

length = 1.
heights = np.arange(len(angles))
vectors_3d = np.vstack((length * np.cos(angles), 
                        length * np.sin(angles), 
                        heights)).T

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
for x, y, z in vectors_3d:
    ax.plot([0, x], [0, y], zs=[z, z])
plt.show()

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编辑：我知道如何使用pyplot.quiver 在绘图上放置箭头。然而，我不认为mplot3d 与quiver 配合得很好。也许像@tcaswell 这样的人可以帮助解决问题。但在 2D 中，你可以这样做

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

angles = np.random.rand(100)
# Define coords for arrow tails (the origin)
x0, y0 = np.zeros(100), np.zeros(100)
# Define coords for arrow tips (cos/sin)
x, y = np.cos(angles), np.sin(angles)

# in case you want colored arrows
colors = 'bgrcmyk'
colors *= colors * (len(x0) / len(colors) + 1)
plt.quiver(x0, y0, x, y, color=colors[:len(x0)], scale=1) #scale sets the length
plt.show()