绘图

在 VPython 中，绘图是动态的，可以实时完成。例如，可以在对象移动时将点添加到 x 对 t 的图上。随着分布的变化，直方图条可以进行调整。

术语

• graph 是一个可以显示各种图表的 2D 画布。
• gcurve 对象是连接数据点的连续曲线。
• gdots 对象显示数据为离散点。
• gvbars 对象显示离散的垂直条，ghbars 对象显示离散的水平条。

graph

graph 是一个 2D 区域，可以在其中绘制 2D 数据，类似于显示 3D 对象的 3D 画布。如同 canvas 的情况一样，实际的数据展示对象属于特定的 graph。可以创建多个 graph。

如果在没有先创建 graph 的情况下创建一个数据对象（如 gcurve），VPython 会自动为你创建一个 graph。这对于简单、快速的绘图非常方便。显式创建 graph 的优点在于可以为其设置标题、说明或关键字，并且可以指定其对齐方式。

g1 = graph(title='My Graph', xtitle='x', ytitle='t', xmin=0, ymin=-20)

属性名	类型	说明
title	字符串	图表的标题。允许 html 格式（下标、上标、斜体）。
xtitle	字符串	横轴的标题。允许 html 格式（下标、上标、斜体、粗体）（如 ‘<i>t</i>’）。
ytitle	字符串	纵轴的标题。允许 html 格式（下标、上标、斜体、粗体）（如 ‘x<sub>1</sub>’）。
xmin	标量	横轴的最小值。默认：添加点时 graph 自动调整。
xmax	标量	横轴的最大值。默认：添加点时 graph 自动调整。
ymin	标量	纵轴的最小值。默认：添加点时 graph 自动调整。
ymax	标量	纵轴的最大值。默认：添加点时 graph 自动调整。
width	标量	图表宽度（像素）。默认值 640。
height	标量	图表高度（像素）。默认值 480。
background	向量	背景颜色。默认值 color.white。
foreground	向量	前景颜色（轴、标签等）。默认值 color.black。
align	字符串	在窗口中的位置。选项：‘left’，‘right’，‘none’。默认值为 ‘none’。
scroll	布尔值	如果为 True，则在图表中添加点时从一端删除点（类似于记录仪）。必须指定初始 xmin 和 xmax，其中 xmax > xmin。
fast	布尔值	如果为 True，绘图速度更快，但图表检查选项较少。默认值为 True。详见 Plotting Packages。
logx	布尔值	如果为 True，使用对数刻度绘图。所有值必须为正。仅在 fast=False 时可用。
logy	布尔值	与 logx 类似，适用于纵轴。

graph 方法

mygraph.select()

使其成为当前图表。

mygraph.delete()

删除此图表及其所有内容。

current = graph.get_selected()

返回当前选定的图表（新创建的 gcurves 等将属于此图表）。

gcurve

gcurve 以连续曲线显示数据点列表。

gc = gcurve(color=color.red)

属性名	类型	说明
color	向量	该 gcurve 的颜色。默认值为 color.black。
label	字符串	识别此 gcurve 的文本。出现在右上角，显示为 gcurve 的颜色。
legend	布尔值	如果为 True，则显示标签。默认值为 True。
width	标量	线条宽度（像素）。
markers	布尔值	如果为 True，则在每个数据点显示点。
marker_size	标量	标记的点的宽度。默认值略大于 gcurve 宽度。
marker_color	向量	标记点的颜色。默认值为 gcurve 颜色。
dot	布尔值	如果为 True，则用点突出显示最近绘制的点。如果图表重绘路径，这很有用。
dot_radius	标量	点的宽度（像素）。默认值为 3。
dot_color	向量	点的颜色。默认值为 gcurve 颜色。
visible	布尔值	如果为 True，则显示此对象。默认值为 True。
data	列表	填充 gcurve 的 (x,y) 对列表。如果在创建后使用，gc.data=[ … ] 将替换 gcurve 中的任何现有数据。
graph	对象	此对象所属的图表。默认值为最近创建的图表。

gcurve 方法

绘制数据点：

gc.plot(x, y)

参数	类型	说明
firstargument	标量	横轴上的值
secondargument	标量	纵轴上的值

点 (x,y) 被添加到 gcurve 的末尾。

绘图的替代形式：

gc.plot([(1,2), (2,3), (3,4)])

数据对可以是元组或列表。

删除 gcurve：

gc.delete()

简单绘图

以下 VPython 程序绘制一个 sin 函数。注意没有显式创建 graph。

a = gcurve()

for x in arange(0, 2*pi, pi/20):
    rate(30)
    a.plot(x, sin(x))

多个 gcurves（或 gdots 或 gvbars）可以在同一个 graph 上绘制。

gdots

gdots 对象将 (x,y) 对列表显示为离散点，而不是连接的曲线。

gd = gdots(color=color.red)

属性名	类型	说明
color	向量	该 gcurve 的颜色。默认值为 color.black。
radius	标量	点的半径（像素）。默认值为 3。
size	标量	点的直径（像素）。
label	字符串	识别此 gdots 的文本。出现在右上角，显示为 gcurve 的颜色。
legend	布尔值	如果为 True，则显示标签。默认值为 True。
visible	布尔值	如果为 True，则显示此对象。默认值为 True。
data	列表	填充 gdots 的 (x,y) 对列表。如果在创建后使用，gd.data=[ … ] 将替换 gdots 中的任何现有数据。
graph	对象	此对象所属的图表。默认值为最近创建的图表。

gdots 的方法与 gcurve 相同。

gvbars 和 ghbars

gvbars 对象为每个 (x,y) 数据点显示一个垂直条。ghbars 对象显示水平条。语法和选项相同。

gv = gvbars(delta=0.05, color=color.blue)

属性名	类型	说明
delta	标量	条的宽度。默认值 1。
color	向量	条的颜色。默认值为 color.black。
label	字符串	识别此 gvbars 的文本。出现在右上角，显示为 gcurve 的颜色。

legend | 布尔值 | 如果为 True，则显示标签。默认值为 True。 | | visible | 布尔值 | 如果为 True，则显示此对象。默认值为 True。 | | data | 列表 | 填充 gvbars 的 (x,y) 对列表。如果在创建后使用，gv.data=[ … ] 将替换 gvbars 中的任何现有数据。 | | graph | 对象 | 此对象所属的图表。默认值为最近创建的图表。 |

gvbars 和 ghbars 的方法与 gcurve 相同。

绘图包

您可以选择两种绘图包，一种速度较快（目前基于 Flot），另一种提供丰富的交互功能（如缩放和平移），但速度较慢（目前基于 Plotly）。默认是快速版本，相当于在 graph、gcurve、gdots、gvbars 或 ghbars 语句中指定 fast=True。要使用较慢但更具交互性的版本，请设置 fast=False。在许多程序中，“慢”版本的运行速度可能接近于“快”版本，但如果绘制大量数据点，速度差异可能很明显。

尝试使用 fast=False 查看提供的众多选项。当您在鼠标按钮向上时拖动鼠标穿过图表时，将显示所绘点的数值。您可以按住鼠标按钮拖动选择图表的一部分，然后选择的区域填充整个图表。当您沿图表下方拖动时，可以左右平移，如果沿图表左侧拖动，则可以上下平移。当您移动鼠标时，会注意到右上角有许多选项。将鼠标悬停在每个选项上可查看简短描述。“主页”图标可恢复缩放或平移前的显示。尝试此示例。

直方图

程序 HardSphereGas 提供了动态直方图的示例。