詳解numpy.meshgrid()方法使用

一句話解釋numpy.meshgrid()——生成網(wǎng)格點坐標矩陣。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)格點，坐標矩陣

網(wǎng)格點是什么？坐標矩陣又是什么鬼？

看個圖就明白了：

圖中，每個交叉點都是網(wǎng)格點，描述這些網(wǎng)格點的坐標的矩陣，就是坐標矩陣。

再看個簡單例子

A,B,C,D,E,F是6個網(wǎng)格點，坐標如圖，如何用矩陣形式（坐標矩陣）來批量描述這些點的坐標呢？

答案如下：
$$

這就是坐標矩陣——橫坐標矩陣$$XXX中的每個元素，與縱坐標矩陣$$YYY中對應(yīng)位置元素，共同構(gòu)成一個點的完整坐標。如B點坐標$$

下面可以自己用matplotlib來試一試，輸出就是上邊的圖

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.array([[0, 1, 2], [0, 1, 2]])
y = np.array([[0, 0, 0], [1, 1, 1]])


plt.plot(x, y,
   color='red', # 全部點設(shè)置為紅色
   marker='.', # 點的形狀為圓點
   linestyle='') # 線型為空，也即點與點之間不用線連接
plt.grid(True)
plt.show()

如果對matplotlib不熟悉，可能只知道用一列橫坐標（線性代數(shù)中的1維列向量），一列縱坐標生成（兩者元素個數(shù)相等）一些點。但是實際上，給matplotlib的坐標信息是矩陣也是可以的，只要橫縱坐標的尺寸一樣。都會按照對應(yīng)關(guān)系生成點。

但是有需要注意的地方，按照矩陣給坐標點信息，matplotlib會把橫坐標矩陣中，每一列對應(yīng)的點當做同一條線。

舉個例子，把上面的代碼plot的linestyle=''刪掉，或者變成linestyle='-'（這個操作把圖的線型改為默認狀態(tài)），就會發(fā)現(xiàn)A-D是連接的，B-E是連接的，C-F是連接的，也即，會認為你輸入的是3條線，如圖

作為練習(xí)，自己試著生成如下結(jié)果

提示：線型等關(guān)鍵字參數(shù)設(shè)置可用如下代碼

plt.plot(x, y,
   marker='.', # 點的形狀為圓點
   markersize=10, # 點設(shè)置大一點，看著清楚
   linestyle='-.') # 線型為點劃線

答案

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.array([[0, 1, 2, 3],
    [0, 1, 2, 3],
    [0, 1, 2, 3],
    [0, 1, 2, 3]])
y = np.array([[0, 0, 0, 0],
    [1, 1, 1, 1],
    [2, 2, 2, 2],
    [3, 3, 3, 3]])


plt.plot(x, y,
   marker='.', # 點的形狀為圓點
   markersize=10, # 點設(shè)置大一點，看著清楚
   linestyle='-.') # 線型為點劃線
plt.grid(True)
plt.show()

到這里，網(wǎng)格點和坐標矩陣的概念就解釋清楚了。

那么問題來了，如果需要的圖比較大，需要大量的網(wǎng)格點該怎么辦呢？比如下面的這種

最直接但是最笨的方法，就是按照上面的方法把橫縱坐標矩陣$$XXX，$$YYY寫出來，就像上面練習(xí)題中的

很明顯，對于網(wǎng)格點很多的情況根本沒法用。有啥好的辦法嗎？

有的，注意到我們練習(xí)題中的坐標矩陣，其實有大量的重復(fù)——$$XXX的每一行都一樣，$$YYY的每一列都一樣?；谶@種強烈的規(guī)律性，numpy提供的numpy.meshgrid()函數(shù)可以讓我們快速生成坐標矩陣$$XXX，$$YYY。

語法：X,Y = numpy.meshgrid(x, y)

輸入的x，y，就是網(wǎng)格點的橫縱坐標列向量（非矩陣）
輸出的X，Y，就是坐標矩陣。

我們來試驗一下：改寫第一個例子中的代碼，用numpy.meshgrid來實現(xiàn)。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.array([0, 1, 2])
y = np.array([0, 1])

X, Y = np.meshgrid(x, y)
print(X)
print(Y)


plt.plot(X, Y,
   color='red', # 全部點設(shè)置為紅色
   marker='.', # 點的形狀為圓點
   linestyle='') # 線型為空，也即點與點之間不用線連接
plt.grid(True)
plt.show()

# 從輸出的結(jié)果來看，兩種方法生成的坐標矩陣一毛一樣。
[[0 1 2]
 [0 1 2]]
[[0 0 0]
 [1 1 1]]

最后給出上面這個圖的代碼

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0,1000,20)
y = np.linspace(0,500,20)

X,Y = np.meshgrid(x, y)

plt.plot(X, Y,
   color='limegreen', # 設(shè)置顏色為limegreen
   marker='.', # 設(shè)置點類型為圓點
   linestyle='') # 設(shè)置線型為空，也即沒有線連接點
plt.grid(True)
plt.show()

參考文獻
https://www.jb51.net/article/166710.htm

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