كيفية رسم موجة جيبية في بيثون: دليل مفصل مع أمثلة ورمز

الموجة الجيبية هي رسم بياني لوظيفة جيبية تبدو كموجة مستمرة تختلف من القيم الموجبة إلى السالبة. يستخدم على نطاق واسع في العلوم والتكنولوجيا والرياضيات ، وكذلك في تطوير البرمجيات. في هذه المقالة ، سوف ننظر في كيفية إنشاء موجة جيبية في بيثون باستخدام مكتبة الرسومات ماتلوتليب.

ماتلوتليب هي مكتبة مصممة خصيصا للعمل مع التصور البيانات في بيثون. يوفر مجموعة غنية من الأدوات لإنشاء الرسوم البيانية والرسوم البيانية المختلفة ، بما في ذلك الجيوب الأنفية. لبدء استخدام ماتلوتليب ، تحتاج إلى تثبيته على جهاز الكمبيوتر الخاص بك واستيراد المكتبة إلى برنامج نصي بيثون.

استيراد ماتلوتليب.بيبلوت كما بلت

ثم تحتاج إلى تحديد قيم المحور السيني الذي سيتم عرض موجة جيبية عليه. للقيام بذلك ، سنقوم بإنشاء مجموعة من الأرقام من 0 إلى 2π بخطوة معينة (على سبيل المثال ، 0.1). تمثل القيمة 2 rotation الدوران الكامل للموجة الجيبية.

1. القسم 1: أساسيات الوحدة الرسومية في بايثون
2. تثبيت وحدة الرسومات
3. إنشاء نافذة رسومية
4. القسم 2: العمل مع الدوال الرياضية
5. توصيل وحدة الوظائف الرياضية
6. حساب قيم الموجة الجيبية
7. القسم 3: عرض موجة جيبية على الرسم البياني
8. سؤال وجواب
9. كيفية رسم موجة جيبية في بيثون?
10. كيف يمكنني تغيير لون وأسلوب خط موجة جيبية?
11. كيف يمكنني ضبط مقياس محاور الرسم البياني?
12. كيف يمكنني إضافة تعليق على محاور الرسم البياني?

القسم 1: أساسيات الوحدة الرسومية في بايثون

توفر وحدة الرسومات في بايثون القدرة على إنشاء الرسوم البيانية والصور. واحدة من وحدات الرسومات الأكثر شعبية هو ماتلوتليب.

ماتلوتليب هي مكتبة غنية لتصور البيانات في بيثون. يوفر العديد من الوظائف لإنشاء أنواع مختلفة من الرسوم البيانية والمخططات وحتى الرسوم المتحركة. في هذه المقالة ، سوف ننظر في استخدام ماتلوتليب لرسم موجة جيبية.

لبدء العمل مع ماتلوتليب ، تحتاج إلى تثبيته. للقيام بذلك ، يمكنك استخدام الأمر نقطة:

بيب تثبيت ماتلوتليب

بعد التثبيت الناجح ، يمكنك استيراد الوحدة النمطية:

استيراد ماتلوتليب.بيبلوت كما بلت

يتم إنشاء الجدول الزمني في عدة خطوات:

1. إنشاء بيانات لرسم بياني-في هذه الحالة ، على سبيل المثال ، قيم موجة جيبية.
2. إنشاء كائن الشكل هو حاوية للرسوم البيانية والصور.
3. إنشاء كائن المحاور هو مستوى الإحداثيات الذي سيتم وضع الرسوم البيانية عليه.
4. التآمر على مستوى الإحداثيات الذي تم إنشاؤه.
5. عرض رسم بياني.

يمكن إثبات هذه العملية برمتها من خلال مثال رسم موجة جيبية:

# الخطوة 1: إنشاء البيانات

استيراد نومبي كما نب

س = نب.لين سبيس (0 ، 2 * نب.بي ، 100)

ص = نب.الخطيئة (س)

# الخطوة 2: إنشاء كائن الشكل

الشكل = قانون البراءات.الشكل()

# الخطوة 3: إنشاء كائن المحاور

الفأس = التين.إضافة_مؤامرة فرعية (111)

# الخطوة 4: التآمر

الفأس.قطعة (س ، ص)

# الخطوة 5: التآمر

قانون العمل.عرض()

بعد تنفيذ هذا الرمز ، سيتم عرض الرسم البياني الجيبي في نافذة جديدة.

يمكن تخصيص جميع خطوات إنشاء رسم بياني لاحتياجاتك. على سبيل المثال ، يمكنك تغيير لون الخط أو إضافة شبكة أو تسميات إلى المحاور.

في الأقسام التالية ، وسوف نلقي نظرة مفصلة على كل خطوة من إنشاء الرسم البياني موجة جيبية في بيثون باستخدام ماتلوتليب.

تثبيت وحدة الرسومات

الخطوة 1: تثبيت بايثون.

أولا ، سوف تحتاج إلى تثبيت بيثون على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. زيارة الموقع الرسمي بايثون (https://www.python.org ) وتحميل أحدث نسخة من بيثون مناسبة لنظام التشغيل الخاص بك. قم بتثبيت بايثون باتباع التعليمات التي تظهر على الشاشة.

الخطوة 2: تثبيت وحدة الرسومات ماتلوتليب.

ماتلوتليب هي مكتبة للتآمر وتصور البيانات التي تستخدم على نطاق واسع في بيثون. لتثبيت ماتلوتليب ، افتح موجه الأوامر (ويندوز) أو محطة (ماك / لينكس) وتشغيل الأمر التالي:

بيب تثبيت ماتلوتليب

إذا كنت تستخدم أناكوندا أو توزيع بيثون آخر ، تثبيت ماتلوتليب من خلال مدير الحزمة الخاصة بهم.

الخطوة 3: تحقق من التثبيت.

بعد تثبيت ماتلوتليب ، تأكد من أنه تم تثبيته بنجاح. للقيام بذلك ، افتح موجه الأوامر (ويندوز) أو محطة (ماك / لينكس) وتشغيل الأمر التالي:

بيثون-ج " استيراد ماتبلوتليب ؛ طباعة (ماتبلوتليب.__ الإصدار__)"

إذا تم عرض إصدار ماتلوتليب على الشاشة ، فهذا يعني أن التثبيت كان ناجحا.

مبارك! لقد قمت بتثبيت وحدة الرسومات ماتلوتليب ونحن على استعداد لبدء رسم الجيوب الأنفية في بيثون.

إنشاء نافذة رسومية

لإنشاء نافذة رسومية في بيثون ، سوف نستخدم مكتبة ماتلوتليب. يوفر لنا واجهة سهلة الاستخدام لرسم الرسوم البيانية وتخصيص مظهرها.

للبدء ، قم بتثبيت ماتلوتليب باستخدام الأمر:

1. افتح موجه الأوامر أو المحطة الطرفية.
2. واضغط على إدخال.

بعد تثبيت المكتبة ، يمكننا البدء في إنشاء نافذة رسومية:

1. .
2. .
3. .

ونتيجة لذلك ، سترى نافذة رسومية فارغة.

. سيؤدي هذا إلى إغلاق النافذة فور فتحها.

القسم 2: العمل مع الدوال الرياضية

هناك العديد من الوظائف الرياضية في بايثون التي يمكن استخدامها لإنشاء الرسوم البيانية ، بما في ذلك الجيوب الأنفية. الوظيفة الأكثر شيوعا لرسم موجة جيبية هي وظيفة الخطيئة () من وحدة الرياضيات.

لبدء العمل مع الوظائف الرياضية ، تحتاج إلى استيراد وحدة الرياضيات:

استيراد الرياضيات

ثم يمكنك استخدام وظيفة الخطيئة () للحصول على قيمة الجيب عند نقطة معينة:

الخطيئة = الرياضيات.الخطيئة (زاوية)

أين زاوية هي الزاوية ، بالراديان ، والتي لحساب قيمة الجيب.

لرسم موجة جيبية على رسم بياني ، تحتاج إلى تحديد مجموعة من الزوايا التي سيتم فيها حساب قيمة الجيب ، ثم رسم موجة جيبية باستخدام القيم التي تم الحصول عليها.

يوجد أدناه مثال على الكود الذي يرسم موجة جيبية على الرسم البياني:

استيراد الرياضيات

استيراد ماتلوتليب.بيبلوت كما بلت

س = []

ص = []

للزاوية في النطاق (0 ، 360):

س. إلحاق (زاوية)

ذ. إلحاق (الرياضيات.الخطيئة (الرياضيات.راديان (زاوية)))

قانون العمل.قطعة (س ، ص)

قانون العمل.زلابيل ('زاوية')

قانون العمل.يلابيل ('قيمة جيبية')

قانون العمل.العنوان (موجة جيبية)

قانون العمل.عرض()

في هذا المثال ، يتم إنشاء قائمتين فارغتين س و ص ، والتي سيتم إضافة الزوايا والقيم الجيبية ، على التوالي. ثم ، في الحلقة ، يتم حساب قيمة الجيب لكل زاوية من 0 إلى 360 درجة ، وتضاف هذه القيم إلى القوائم المقابلة. وأخيرا ، وذلك باستخدام وظيفة مؤامرة () من ماتلوتليب.وحدة بيبلوت ، يتم رسم الرسم البياني موجة جيبية ، وتستخدم وظائف زلابيل () ، يلابيل() والعنوان() لإضافة تسميات إلى المحاور وعنوان الرسم البياني ، على التوالي. في النهاية ، يتم استدعاء وظيفة العرض () لإظهار الرسم البياني.

وبالتالي ، فإن العمل مع الوظائف الرياضية في بايثون يجعل من السهل رسم الجيوب الأنفية والرسوم البيانية الأخرى. إنها أداة مفيدة لتصور البيانات وتحليل الوظائف الرياضية.

توصيل وحدة الوظائف الرياضية

للعمل مع الوظائف الرياضية في لغة برمجة بايثون ، يمكننا استخدام وحدة الرياضيات. توفر هذه الوحدة مجموعة واسعة من الوظائف التي يمكن أن تكون مفيدة عند رسم موجة جيبية.

لبدء العمل مع وحدة الرياضيات ، تحتاج إلى استيرادها إلى البرنامج. يتم استخدام البناء التالي لهذا الغرض:

استيراد الرياضيات

بعد توصيل وحدة الرياضيات ، يمكنك استخدام وظائفها لإجراء عمليات حسابية مختلفة. فيما يلي بعض الوظائف الأكثر استخداما لوحدة الرياضيات:

• - إرجاع جيب الزاوية س;
• - إرجاع جيب التمام للزاوية س;
• - إرجاع الظل من زاوية س;
• - تحويل زاوية س من درجة إلى راديان;
• - تحويل زاوية س من راديان إلى درجة;
• - إرجاع قيمة الرقم pi (بي);
• - إرجاع الجذر التربيعي للرقم س;
• - إرجاع أكبر عدد صحيح أقل من أو يساوي س;
• - إرجاع أصغر عدد صحيح أكبر من أو يساوي س;

هذه ليست سوى بعض ميزات وحدة الرياضيات ، ويمكن توسيع وظائفها بشكل كبير باستخدام وظائف وثوابت أخرى.

يعد توصيل واستخدام وحدة الرياضيات شرطا أساسيا ضروريا لإنشاء موجة جيبية والعمل مع وظائف رياضية أخرى في بايثون.

حساب قيم الموجة الجيبية

لرسم موجة جيبية في بايثون ، تحتاج إلى معرفة قيم دالة الجيب في كل نقطة من الرسم البياني. لحساب قيم الموجة الجيبية ، يمكنك استخدام الرياضيات.الخطيئة () وظيفة في صلب بيثون من وحدة الرياضيات.

الموجة الجيبية هي رسم بياني لدالة جيبية تصف التغير في قيمة الكمية كدالة للوقت. يمكن أن تأخذ قيمة الجيب قيما من -1 إلى 1. لحساب قيم الموجة الجيبية ، تحتاج إلى تعيين قيم وسيطة دالة الجيب (عادة ما يكون هذا هو الوقت) وتطبيق دالة الخطيئة() على كل قيمة وسيطة.

على سبيل المثال ، لرسم موجة جيبية على الفاصل الزمني من 0 إلى 2 period (فترة كاملة واحدة) ، يمكنك أن تأخذ القيم الموزعة بالتساوي للوسيطة من 0 إلى 2 using باستخدام وظيفة لين سبيس() من مكتبة نومبي وتطبيق وظيفة جيبية لكل قيمة.

فيما يلي مثال على رمز يوضح حساب قيم الموجة الجيبية في النطاق من 0 إلى 2 output وإخراجها في شكل جدول:

نتيجة للحسابات ، نحصل على القيم المقابلة للموجة الجيبية لكل قيمة وسيطة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لرسم الرسم البياني.

القسم 3: عرض موجة جيبية على الرسم البياني

لعرض موجة جيبية على الرسم البياني في بيثون ، وسوف نحتاج إلى مكتبة ماتلوتليب. يسمح لك بإنشاء أنواع مختلفة من الرسوم البيانية والرسوم البيانية ، بما في ذلك موجة جيبية.

أولا ، قم بتثبيت مكتبة ماتلوتليب. افتح موجه أوامر أو محطة طرفية وقم بتشغيل الأمر التالي:

بيب تثبيت ماتلوتليب

بعد تثبيت المكتبة ، نقوم باستيرادها إلى رمز البرنامج الخاص بنا:

استيراد ماتلوتليب.بيبلوت كما بلت

الآن نقوم بإنشاء مجموعة من القيم من الحجج س ، والتي سيتم بناء موجة جيبية:

س = المدى (0 ، 360)

ثم نقوم بإنشاء مجموعة من قيم دالة الجيب ص:

ص = [الرياضيات.الخطيئة (الرياضيات.راديان (أنا)) إلى عن على أنا في س]

الآن نحن نستعد البيانات للتآمر:

قانون العمل.قطعة (س ، ص)

وأخيرا عرض الرسم البياني:

قانون العمل.عرض()

بعد الانتهاء من كل هذه الخطوات ، سترى الرسم البياني للموجة الجيبية.

إذا كنت بحاجة إلى رسم العديد من الجيوب الأنفية على نفس الرسم البياني ، فأضف المصفوفات المقابلة لقيم الدالة إلى البيانات للتخطيط:

ص2 = [الرياضيات.الخطيئة (الرياضيات.راديان (أنا)) * 2 إلى عن على أنا في س]

ص3 = [الرياضيات.الخطيئة (الرياضيات.راديان (أنا)) * 3 إلى عن على أنا في س]

قانون العمل.مؤامرة (س ، ص ، التسمية= ' الخطيئة (س)')

قانون العمل.قطعة (س ، ص 2 ، التسمية= ' 2 * الخطيئة (س)')

قانون العمل.قطعة (س ، ص 3 ، التسمية= ' 3 * الخطيئة (س)')

من السهل أن نرى أنه في هذا المثال ، كل موجة جيبية لها مجموعة ألوان خاصة بها لتسهيل تمييزها. للقيام بذلك ، يتم استخدام معلمة التسمية عند استدعاء وظيفة الرسم. لعرض وسيلة إيضاح مع لون واسم كل موجة جيبية ، اتصل بوظيفة وسيلة الإيضاح:

قانون العمل.أسطورة()

الآن يمكنك رسم موجة جيبية وغيرها من المهام على الرسم البياني باستخدام مكتبة ماتلوتليب. فقط حدد قيم س و ص ، ومن ثم استدعاء وظيفة العرض ().

سؤال وجواب

كيفية رسم موجة جيبية في بيثون?

لرسم موجة جيبية في بيثون ، يمكنك استخدام مكتبة ماتلوتليب. أولا ، تحتاج إلى استيراد هذه المكتبة باستخدام الأمر ' استيراد ماتلوتليب.بيبلوت كما بلت'` ثم يمكنك استخدام وظيفة 'نومبي' لإنشاء مجموعة من القيم س و ' نب.وظيفة الخطيئة لحساب القيم ص. التالى `معاهدة قانون البراءات.تسمى وظيفة المؤامرة` والتي تأخذ مجموعة من س و ص كوسائط وترسم موجة جيبية على الرسم البياني. وأخيرا ، فإن ' قانون البراءات.إظهار ' وظيفة يسمى لعرض الرسم البياني على الشاشة. يوجد أدناه مثال على الكود:

كيف يمكنني تغيير لون وأسلوب خط موجة جيبية?

يمكنك تغيير لون خط موجة جيبية عن طريق تمرير المعلمة 'اللون' إلى ' بلت.مؤامرة` وظيفة. على سبيل المثال ، إذا كنت ترغب في رسم موجة جيبية باللون الأحمر ، استخدم `بلت.مؤامرة (س ، ص ، اللون = 'الأحمر')'. لتغيير نمط الخط ، يمكنك تمرير المعلمة 'لينستيل' مع واحدة من القيم التالية: 'الصلبة' ، 'متقطع' ، 'داشدوت' ، 'منقط'. على سبيل المثال ، لرسم موجة جيبية مع خط منقط ، استخدم `بلت.مؤامرة (س ، ص ، لينستيل= 'منقط')'. يمكنك أيضا الجمع بين خيارات` اللون `و` لينستيل ' للحصول على التأثير المطلوب.

كيف يمكنني ضبط مقياس محاور الرسم البياني?

لضبط مقياس محاور الرسم البياني ، يمكنك استخدام بلت الوظائف.زليم ' و ' بلت.يليم'. وظيفة ' بلت.زليم ' يأخذ وسيطتين-الحد الأدنى والحد الأقصى لقيمة المحور س ، وبالمثل وظيفة `بلت.يليم ' يأخذ وسيطتين-الحد الأدنى والحد الأقصى لقيمة المحور ص. على سبيل المثال ، لتعيين مقياس المحور السيني من -10 إلى 10 ، استخدم `بلت.زليم (-10 ، 10)'. وبالمثل ، لتعيين مقياس المحور ص من -1 إلى 1 ، استخدم `بلت.يليم (-1 ، 1)'. يمكنك أيضا استخدام بلت وظائف.المحور ('يساوي') ' أو ' قانون البراءات.محور ('تحجيم`)' لضبط تلقائيا على نطاق والمحاور.

كيف يمكنني إضافة تعليق على محاور الرسم البياني?

لإضافة تسميات إلى محاور الرسم البياني في بيثون ، يمكنك استخدام بلت وظائف.زلابيل ' و ' بلت.يلابيل. قانون البراءات.زلابيل 'وظيفة يسمح لك لتعيين توقيع للمحور س `و' بلت.يلابيل ' وظيفة للمحور ص. على سبيل المثال ، لإضافة توقيع الوقت للمحور س وتوقيع السعة للمحور ص ، استخدم `بلت.زلابيل ('الوقت`) `و' بلت.يلابيل ('السعة`)'. يمكنك أيضا استخدام ' بلت.وظيفة العنوان لتعيين عنوان الرسم البياني.