如何制作三维球体簇？

Question

#我想生成三维球体簇，其中包含许多点。 我正在使用此代码，但无法生成

import math
N = 50
thetavec = np.linspace(0,pi,N)
phivec = np.linspace(0,2*pi,2*N)
[th, ph] = np.meshgrid(thetavec,phivec)
R = np.ones(th.shape)

x = R*numpy.sin(th)*numpy.cos(ph)
y = R*numpy.sin(th)*numpy.sin(ph)
z = R*numpy.cos(th)
ax = plt.axes(projection='3d')
ax.plot_surface(x, y, z, cmap='viridis', edgecolor='none')
ax.set_title('sphere')

我已经从matlab生成了这些球形簇，但现在我想从python生成：

在这段代码之后，我得到了球体上的点，但我希望这些点位于球体内部，如第1幅图所示，这意味着构建球形集群的点的数量

帮帮我

Answer 1

问题1：您正在使用math.sin和math.cos，它们期望数字，但您正在给它们数组（th和ph）。使用numpy.sin和numpy.cos

问题2：我认为你误解了spherical coordinates的工作原理。在球坐标中，我们有R、theta和phi，其中R是点到原点的距离。 使用R = 1时，可以在半径为1的球体上获得点。要在球体内获取点，必须使用小于1的半径。例如，如果要在半径为1的球体内创建10个同心球体，请使用linspace定义一个rvec并将其添加到meshgrid中，如下所示：

N = 50
thetavec = np.linspace(0,pi,N)
phivec = np.linspace(0,2*pi,2*N)
rvec = np.linspace(0, 1, 10)
[th, ph, R] = np.meshgrid(thetavec,phivec, rvec)

ax = plt.axes(projection='3d')
ax.plot(x.flatten(), y.flatten(), z.flatten(), '.')

或者，如果不需要同心圆，而只需要球体内部的随机点，可以使用numpy.random.rand使用随机数。与numpy.ones不同，numpy.random.rand需要数组的形状作为单独的参数，而不是单个元组，因此我们使用*th.shape解压th.shape元组

N = 50
max_rad = 1
thetavec = np.linspace(0,pi,N)
phivec = np.linspace(0,2*pi,2*N)
[th, ph] = np.meshgrid(thetavec,phivec)
R = np.random.rand(*th.shape) * max_rad

x = R*np.sin(th)*np.cos(ph)
y = R*np.sin(th)*np.sin(ph)
z = R*np.cos(th)

ax = plt.axes(projection='3d')
ax.plot(x.flatten(), y.flatten(), z.flatten(), '*')