模拟太阳系8大行星运行图:matplotlib实现

1 效果图

2 说明

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2.1 我曾用matplotlib实现模拟太阳-地球-月亮的运行轨迹图，很受欢迎。

《python3的matplotlib的模拟太阳-地球-月亮运动示意图代码分析》

2.2 这次再使用python3的语言，用matplotlib来实现太阳系的八大行星模拟示意图。

2.3 熟悉python编程语言和思维，熟悉matplotlib作图。

3 代码讲解：

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3.1 第1步：导入模块

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.animation as animmation

3.2 第2步：画布的相关设置

f = plt.figure(figsize=(15,15))   #绘图的画布大小和定义初始化
f.patch.set_facecolor('black')   #画布背景颜色设置
ax = f.add_subplot(111,projection='3d')   #设置3d坐标系
#这个只是图表中的背景颜色设置
ax.set_facecolor("black")
# OR
#ax.set(facecolor = "black")
#三维坐标刻度设置
ax.set_xlim([-65, 65])
ax.set_ylim([-65, 65])
#模型在坐标系中的范围
ax.set_zlim([-3, 3])

3.3 第3步：太阳设置：形状，颜色和大小，位置固定

ax.plot([0], [0], [0], marker='o', color= 'red', markersize=70)

3.4 第4步：8大行星的半径、轨道和角度设置

#常量的设置
#设置轨道半径
r_list=[40,43,46,51,55,62,71,85]
#设置行星角速度
o_list=[13,9,7,6,5,4,3,2]
#设置环绕一周时间的范围以及运动间隔时间
t_range = np.arange(0, 1 + 0.005, 0.005)
t_len = len(t_range)

#行星坐标随时间变化方程
#z坐标
zz=np.zeros(t_len)
#x和y坐标
x_l_list=[]
y_l_list=[]

for i in range(len(r_list)):
    x_l_list.append(r_list[i] * np.cos(o_list[i]* np.pi* t_range))
    y_l_list.append(r_list[i] * np.sin(o_list[i]* np.pi* t_range))

#绘制行星的圆形轨迹
for i in range(len(r_list)):
    #轨道线颜色和宽度设置
    ax.plot(x_l_list[i], y_l_list[i], zz, 'gray',linewidth=0.2)

3.5 第5步：8大行星颜色和大小设置

ball1, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='yellow',markersize=10)  
ball2, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='pink',markersize=10)  
ball3, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='blue',markersize=10)
ball4, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='orange',markersize=10)
ball5, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='brown',markersize=16)  
ball6, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='red',markersize=16)
ball7, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='gray',markersize=14)
ball8, = ax.plot([], [], [], marker='o', color='green',markersize=14)

3.6 第6步：初始化行星的起始位置

def init():

    return ball1,ball2, ball3,ball4,ball5,ball6,ball7,ball8  

3.7 第7步：数据更新，随时间t的变换设置新的行星位置坐标

def update(data):

    ball1.set_data([data[0], data[1]])  
    ball1.set_3d_properties(data[2])

    ball2.set_data([data[3],data[4]])  
    ball2.set_3d_properties(data[5])  

    ball3.set_data([data[6], data[7]])  
    ball3.set_3d_properties(data[8])  

    ball4.set_data([data[9], data[10]])  
    ball4.set_3d_properties(data[11])  

    ball5.set_data([data[12], data[13]]) 
    ball5.set_3d_properties(data[14]) 

    ball6.set_data([data[15], data[16]])  
    ball6.set_3d_properties(data[17])  

    ball7.set_data([data[18], data[19]])  
    ball7.set_3d_properties(data[20])  

    ball8.set_data([data[21], data[22]])  
    ball8.set_3d_properties(data[23])  

    return ball1,ball2,ball3,ball4,ball5,ball6,ball7,ball8  

3.8 第8步：8大行星的数据更新，随时间t变换的行星坐标

def data_gen():
    data = [] 
    for ti in range(1,t_len):
        t = t_range[ti]
        #行星与太阳坐标的关系方程
        xt1 = r_list[0] * np.cos(o_list[0] * np.pi* t)  
        yt1 = r_list[0] * np.sin(o_list[0] * np.pi* t) 

        xt2 = r_list[1] * np.cos(o_list[1] * np.pi* t)  
        yt2 = r_list[1] * np.sin(o_list[1] * np.pi* t) 

        xt3 = r_list[2] * np.cos(o_list[2]* np.pi * t)  
        yt3 = r_list[2] * np.sin(o_list[2] * np.pi* t) 

        xt4 = r_list[3] * np.cos(o_list[3]* np.pi * t)
        yt4 = r_list[3] * np.sin(o_list[3] * np.pi* t)

        xt5 = r_list[4] * np.cos(o_list[4]* np.pi * t) 
        yt5 = r_list[4] * np.sin(o_list[4] * np.pi* t) 

        xt6 = r_list[5] * np.cos(o_list[5] * np.pi* t)  
        yt6 = r_list[5] * np.sin(o_list[5]* np.pi * t)

        xt7 = r_list[6] * np.cos(o_list[6] * np.pi* t)  
        yt7 = r_list[6] * np.sin(o_list[6]* np.pi * t) 

        xt8 = r_list[7] * np.cos(o_list[7] * np.pi* t)  
        yt8 = r_list[7] * np.sin(o_list[7] * np.pi* t) 

        zt=0

        data.append([xt1,yt1,zt,xt2,yt2,zt,xt3,yt3,zt,xt4,yt4,zt,xt5,yt5,zt,xt6,yt6,zt,xt7,yt7,zt,xt8,yt8,zt])  

    return data

3.9 第9步：动画挂起和展示

ani = animmation.FuncAnimation(f, update, frames = data_gen(), init_func = init,interval = 200)
#隐藏画轴
plt.axis('off')
plt.show()

分享出来，在动画中学习计算机编程，学习python思维。