python绘制3D瀑布图

成品：

代码：

1. import matplotlib.pyplot as plt
   
2. import matplotlib.ticker as ticker
   
3. from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection
   
4. import numpy as np
   
5. 
   
6. def line_3d(x, y, z, x_label_indexs):
   
7.     """
   
8.     在y轴的每个点，向x轴的方向延伸出一个折线面：展示每个变量的时序变化。
   
9.     x: x轴，时间维，右边。
   
10.     y: y轴，变量维，左边。
    
11.     z: z轴，数值维。二维矩阵，y列x行。每一行是对应变量的一个时间序列。
    
12.     x_label_indexs: 需要标注的时间点。
    
13.     """
    
14.     x_num = len(x)
    
15.     y_num = len(y)
    
16.     if z.shape[0] != y_num or z.shape[1] != x_num:
    
17.         return -1
    
18. 
    
19.     # 制作坐标格点(z中每个点对应的x、y坐标)
    
20.     X, Y = np.meshgrid(x, y)
    
21. 
    
22.     # 初始化
    
23.     canvas = plt.figure()  # 创建画布
    
24.     axs = canvas.add_subplot(111, projection='3d')  # 添加三维子图
    
25.     # 若把111改成234，则意思是：创建一个2*3的网格，并在第4个格子中创建一个axes
    
26. 
    
27.     # 绘制折线面
    
28.     for i in range(y_num):  # 遍历
    
29.         # z值线，即实际数据。
    
30.         axs.plot(Y[i], X[i], z[i], color=plt.cm.viridis(i/y_num),
    
31.                  linestyle='-', linewidth=1, marker='o', markersize=3, alpha=0.3)
    
32.         # 0值线（z=0），与“地面”连接。
    
33.         axs.plot(Y[i], X[i], np.zeros_like(z[i]), color='gray', alpha=0.5)
    
34. 
    
35.         # 绘制有颜色的平面：本质是填充z值与0值之间的区域。
    
36.         polygon = [
    
37.             [Y[i, 0], X[i, 0], 0],    # 左下
    
38.             [Y[i, -1], X[i, -1], 0],  # 右下
    
39.         ]
    
40.         for j in range(x_num-1, -1, -1):  # 依次添加点，使得polygon成为一个完整的闭合多边形
    
41.             polygon.append([Y[i, j], X[i, j], z[i, j]])
    
42.         axs.add_collection3d(Poly3DCollection([polygon], color=plt.cm.viridis(i/y_num), alpha=0.3))
    
43. 
    
44.         # 标注数字（z值）
    
45.         for k in x_label_indexs:
    
46.             axs.text(Y[i, k]-0.05, X[i, k], z[i, k]+0.02, f'{z[i, k]:.2f}',
    
47.                      color='black', ha='center', size=7)
    
48. 
    
49.     # 用虚线将需要标注的时间（y）连起来
    
50.     for k in x_label_indexs:
    
51.         axs.plot(Y[:, k], X[:, k], z[:, k], linestyle='--', linewidth=0.8, color='gray')
    
52. 
    
53.     axs.grid()
    
54.     plt.show()
    
55. 
    
56. 
    
57. if __name__ == '__main__':
    
58.     x = np.arange(5)
    
59.     time = np.arange(1, 15, 2)
    
60. 
    
61.     z = np.array(
    
62.         [
    
63.             [0.20, 0.34, 0.38, 0.43, 0.44, 0.50, 0.61],
    
64.             [0.21, 0.40, 0.38, 0.43, 0.60, 0.72, 0.75],
    
65.             [0.22, 0.43, 0.44, 0.60, 0.77, 0.84, 0.92],
    
66.             [0.23, 0.42, 0.44, 0.43, 0.64, 0.77, 0.86],
    
67.             [0.38, 0.42, 0.43, 0.49, 0.55, 0.60, 0.81]
    
68.         ]
    
69.     )
    
70. 
    
71.     line_3d(time, x, z, [1, 4, 6])

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