Python-Bibliothek plot

Wenn es irgend geht versuche ich, die Berechnungen graphisch zu visualisieren. Dazu benutze ich die sog. turtle-Grafik, weil sie im Pytho mitgeliefert wird und nichts zusätzlich installiert werden muss. Allerdings eignet sich dieser Grafikrahmen nicht besodners gut für pyhsikalische Präsentationen. Aus diesem Grund habe ich eine kleie Bibliothek geschireben, welche ich in die Programm einbinde. Sie gestatte es, Daten in zwei- und dreidimensionale Kartesischen Koordinatensystemen darzustellen.


# Plot und Koordinatensystem, auch 3D
from math import *
from turtle import *

# im 2D-Kooridinatensystem oder ohne Koordinaten
# ########################

def plot(x,y, thickness, col1, col2, col3): # einen Punkt setzen mit berechneter Farbe
    color(col1, col2, col3)
    penup()
    goto(x,y)
    pendown()
    dot(thickness)
    hideturtle()

def Plot(x,y, thickness, col): # einen Punkt setzen mit benannter Farbe
    color(col)
    penup()
    goto(x,y)
    pendown()
    dot(thickness)
    hideturtle()

def PLOT(x,y,thickness, col): # Punkt mit berechnetem Grauwert setzen
    plot(x,y,thickness,col,col,col)


def Line(x0,y0,x1,y1, thickness, col):  # Linie ziehen, benannte Farbe
    color(col)
    width(thickness)
    if (x1<x0): #dx stets>0 wg.atan
        h=x0;x0=x1;x1=h
        h=y0;y0=y1;y1=h
    penup(); goto(x0,y0)
    dx=x1-x0; dy=y1-y0
    pendown()
    if (dx<1e-10):
        setheading(90)
        forward(dy)
    else:
        setheading(180*atan(dy/dx)/pi)
        forward(sqrt(dx*dx+dy*dy))
    hideturtle()

def line(x0,y0,x1,y1): # dünne schwarze Linie
    Line(x0,y0,x1,y1, 1, 'black')

def greenline(x0,y0,x1,y1): # dünne grüne Linie
    Line(x0,y0,x1,y1, 1, 'lightgreen')

# Koordinatensystem 2D
def initKoor(x0,x1,stepX, y0,y1,stepY):
    reset()
    tracer(0,0) 
    setworldcoordinates(x0-0.01*(x1-x0),y0-0.01*(y1-y0),x1+0.01*(x1-x0),y1+0.01*(y1-y0))
    line(x0,y0,x0,y1)
    line(x0,y0,x1,y0)
    x=x0;y=y0
    while (y<=y1):
        if y>y0+1e-10:
            greenline(x,y,x1,y)
        line(x,y,x+0.01*(x1-x0),y)
        write(str(round(y, 4)), font=('Arial',10))
        y=y+stepY
    x=x0;y=y0
    while (x<=x1):
        if x>x0+1e-10:
            greenline(x,y,x,y1)
        line(x,y,x,y+0.01*(y1-y0))
        write(str(round(x, 4)), font=('Arial',10))
        x=x+stepX
    update()

X0=0;Y0=0;Z0=0;XE=0;YE=0;ZE=0
s30=0.5;c30=0.866025 # cos(30°)


# im 3D-Koordinatensystem
# ########################

# im 3d_koordinatensystem sind berechnete Farben wenig nützlich
# deshalb gibt es nur Funktionen mit benannten Farben

def Line3D(x0,y0,z0, x1,y1,z1,thickness,col): # Linie mit benannter Farbe
    dy0=(y0-Y0)/(YE-Y0) # /2 = Anpassung an die Achse
    dy1=(y1-Y0)/(YE-Y0) # /2 = Anpassung an die Achse
    Line(x0+c30*dy0*(XE-X0), z0+s30*dy0*(ZE-Z0), x1+c30*dy1*(XE-X0), z1+s30*dy1*(ZE-Z0),thickness,col) 
    
def line3D(x0,y0,z0,x1,y1,z1): # dünne schwarze Linie
    Line3D(x0,y0,z0,x1,y1,z1, 1, "black")

def greenline3D(x0,y0,x1,y1): # dünne grüne Linie
    Line3D(x0,y0,Z0, x1,y1,Z0, 1, 'lightgreen')

def PLOT3D(x,y,z,thickness, col): # Punkt mit benannter Farbe, mit Linie auf die (0,0)-Ebene
    dy=(y-Y0)/(YE-Y0) # /2 = Anpassung an die Achse
    Line(x+c30*dy*(XE-X0), 0+s30*dy*(ZE-Z0), x+c30*dy*(XE-X0), z+s30*dy*(ZE-Z0),1,col) 
    Plot(x+c30*dy*(XE-X0),                                      z+s30*dy*(ZE-Z0), thickness, col)

def Plot3D(x,y,z,thickness, col): # Punkt mit benannter Farbe, mit Linie auf die xy-Grundebene
    dy=(y-Y0)/(YE-Y0) # /2 = Anpassung an die Achse
    Line(x+c30*dy*(XE-X0), Z0+s30*dy*(ZE-Z0), x+c30*dy*(XE-X0), z+s30*dy*(ZE-Z0),1,col) 
    Plot(x+c30*dy*(XE-X0),                                      z+s30*dy*(ZE-Z0), thickness, col)

def plot3D(x,y,z): # fetter schwarzer Punkt mit Linie auf die xy-Grundebene
    Plot3D(x,y,z,5,"black")

# das 3D-Koordinatensystem selbst
def initKoor3D(x0,x1,stepX, y0,y1,stepY, z0,z1,stepZ):
    reset()
    global X0, Y0, Z0, XE, YE, ZE
    X0=x0;  Y0=y0;  Z0=z0;  XE=x1;  YE=y1;  ZE=z1
    tracer(0,0)  
    setworldcoordinates(x0-0.01*(x1-x0),z0-0.01*(z1-z0),x1+0.01*(x1-x0),z1+0.01*(z1-z0))
    print(x0-0.01*(x1-x0),z0-0.01*(z1-z0),x1+0.01*(x1-x0),z1+0.01*(z1-z0))
    #x-Koordinate
    line3D(x0,y0,z0,x1,y0,z0)
    x=x0
    while (x<=x1):
        if x>x0+1e-10:
            greenline3D(x,y0,x,y1)
        line3D(x,y0,z0,x,y0+0.01*(y1-y0),z0)
        write(str(round(x, 4)), font=('Arial',10))
        x=x+stepX
    #y-Koordinate, 30 Grad
    line3D(x0, y0, z0, x0, y1 ,z0) 
    y=y0
    while (y<=y1):
        if y>y0+1e-10:
            greenline3D(x0,y,x1,y)
        line3D(x0,y,z0, x0+0.01*(x1-x0), y,z0)
        write(str(round(y, 4)), font=('Arial',10))
        y=y+stepY
    #z-Koordinate
    line3D(x0,y0,z0,x0,y0,z1)
    x=x0;y=y0;z=z0
    while (z<=z1):
        line3D(x0,y0,z, x0+0.01*(x1-x0), y0,z)
        write(str(round(z, 4)), font=('Arial',10))
        z=z+stepZ
    update()

Uwe Pilz, Januar 2020