python代码使用它们的3D坐标计算三点之间的角度答案

【问题标题】：python code to calculate angle between three point using their 3D coordinatespython代码使用它们的3D坐标计算三点之间的角度
【发布时间】：2021-08-01 21:09:44
【问题描述】：

我写了一个代码来使用它们的 3D 坐标计算三个点之间的角度。

import  numpy as np

a = np.array([32.49, -39.96,-3.86])

b = np.array([31.39, -39.28, -4.66])

c = np.array([31.14, -38.09,-4.49])

f = a-b # normalization of vectors
e = b-c # normalization of vectors

angle = dot(f, e) # calculates dot product 
print degrees(cos(angle))  # calculated angle in radians to degree

代码输出：

degree 33.4118214995

但是当我使用其中一个软件进行计算时，它给出的输出位不同 120 度。请帮忙

参考我写程序时使用的：

(How to calculate bond angle in protein db file?)

【问题讨论】：

1.) 您需要减去相同的点才能获得您正在寻找的向量（请参阅对您其他问题的回答）。 2.) 您必须对向量进行归一化（这不是减法！） 3.) 您还使用了哪些其他软件？ 4.) google 提供了 python 脚本，您可以在其中比较您的解决方案。
5.) 您需要使用反余弦函数（acos 或 arccos）。 6.) 你不知道你的代码是做什么的，对吧？ :)
@kazemakase 是的，在编写代码之前你是对的，我只是按照我添加的参考资料中提到的步骤进行操作，但现在阅读了很多并知道发生了什么。其实我不是数学背景的:)

标签： python math numpy

【解决方案1】：

您的原始代码非常接近。 Adomas.m 的回答不是很地道 numpy：

import numpy as np

a = np.array([32.49, -39.96,-3.86])
b = np.array([31.39, -39.28, -4.66])
c = np.array([31.14, -38.09,-4.49])

ba = a - b
bc = c - b

cosine_angle = np.dot(ba, bc) / (np.linalg.norm(ba) * np.linalg.norm(bc))
angle = np.arccos(cosine_angle)

print np.degrees(angle)

【讨论】：

感谢 Eric 的大力帮助。请解释第 10 行发生了什么（cosine_angle = -----），以及这段代码如何比 adomas.m 更符合 numpy 的习惯。我对python很陌生。谢谢
由于dot 和数组划分而更加惯用，并且因为全局命名空间 (from x import *) 中的所有重要内容通常都不受欢迎。另一个答案中的变量名称不好，除法分布在点积上，所以dot(ba / q, bc / r) == dot(ba, bc) / (q * r)，这也有更快的好处

【解决方案2】：

我猜 numpy 已经够用了：

    from numpy import *
    from numpy.linalg import norm
    a = array([32.49, -39.96,-3.86])
    b = array([31.39, -39.28, -4.66])
    c = array([31.14, -38.09,-4.49])
    f = b-a 
    e = b-c 
    abVec = norm(f)
    bcVec = norm(e)
    abNorm = f / abVec;
    bcNorm = e / bcVec;
    res = abNorm[0] * bcNorm[0] + abNorm[1] * bcNorm[1] + abNorm[2] * bcNorm[2];
    angle = arccos(res)*180.0/ pi
    print angle

也可以用点计算res：

    res = abNorm[0] * bcNorm[0] + abNorm[1] * bcNorm[1] + abNorm[2] * bcNorm[2];
    res = dot(abNorm, bcNorm)

【讨论】：

感谢您的更正。如果可能的话，请解释一下 10-13 的行，非常感谢。
array([f[0] / abVec, f[1] / abVec, f[2] / abVec]) 拼写更好f / abVec
感谢 Eric...添加回答。
jax 第 10-13 行意味着向量 ab 和 bc 被归一化，并找到它们之间的距离，然后在 arccos 的帮助下转换为角度。也许有人有更详细和详尽的解释:)

【解决方案3】：

对于 2D，您可以通过数学库使用此方法。

 import math
 
def getAngle(a, b, c):
    ang = math.degrees(math.atan2(c[1]-b[1], c[0]-b[0]) - math.atan2(a[1]-b[1], a[0]-b[0]))
    return ang + 360 if ang < 0 else ang
 
print(getAngle((5, 0), (0, 0), (0, 5)))

致谢：https://manivannan-ai.medium.com/find-the-angle-between-three-points-from-2d-using-python-348c513e2cd

【讨论】：