旋转的太极图如何python画

旋转的太极图可以通过Python中的matplotlib库来实现，主要步骤包括：创建太极图形、设置旋转角度、绘制旋转后的图形。

为了详细描述其中的一点，我们可以深入探讨如何创建一个基本的太极图形。太极图形由两个对称的阴阳部分组成，每个部分包含一个小圆点。利用matplotlib库，我们可以绘制出这些基本形状并组合成太极图。接下来，我们可以通过变换来实现图形的旋转。

一、创建基本的太极图形

在开始绘制太极图形之前，我们需要安装matplotlib库。可以通过以下命令安装：

pip install matplotlib

1、绘制基本形状

首先，定义一个函数来绘制一个半圆：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
def plot_half_circle(ax, center, radius, start_angle, color):
    theta = np.linspace(np.radians(start_angle), np.radians(start_angle + 180), 100)
    x = center[0] + radius * np.cos(theta)
    y = center[1] + radius * np.sin(theta)
    ax.fill(np.append(x, center[0]), np.append(y, center[1]), color=color)

2、组合半圆形

利用上面的半圆形函数，创建太极图的两个部分：

def plot_taiji(ax, center, radius):
    plot_half_circle(ax, center, radius, 0, 'black')
    plot_half_circle(ax, center, radius, 180, 'white')
    ax.add_patch(plt.Circle(center, radius / 2, color='white'))
    ax.add_patch(plt.Circle(center, radius / 2, color='black', transform=ax.transData._b))
    ax.add_patch(plt.Circle((center[0], center[1] + radius / 2), radius / 8, color='black'))
    ax.add_patch(plt.Circle((center[0], center[1] - radius / 2), radius / 8, color='white'))

3、设置图形参数

设置图形的参数并显示图形：

fig, ax = plt.subplots()
ax.set_aspect('equal')
ax.axis('off')
plot_taiji(ax, (0, 0), 1)
plt.show()

二、实现图形旋转

为了实现太极图的旋转，我们可以使用matplotlib中的变换功能。

1、定义旋转函数

定义一个函数来实现图形的旋转：

from matplotlib.transforms import Affine2D
def plot_rotated_taiji(ax, center, radius, angle):
    transform = Affine2D().rotate_deg_around(center[0], center[1], angle) + ax.transData
    plot_half_circle(ax, center, radius, 0, 'black', transform=transform)
    plot_half_circle(ax, center, radius, 180, 'white', transform=transform)
    ax.add_patch(plt.Circle(center, radius / 2, color='white', transform=transform))
    ax.add_patch(plt.Circle(center, radius / 2, color='black', transform=transform))
    ax.add_patch(plt.Circle((center[0], center[1] + radius / 2), radius / 8, color='black', transform=transform))
    ax.add_patch(plt.Circle((center[0], center[1] - radius / 2), radius / 8, color='white', transform=transform))

2、绘制旋转后的太极图

调用上面的函数来绘制旋转后的太极图：

fig, ax = plt.subplots()
ax.set_aspect('equal')
ax.axis('off')
plot_rotated_taiji(ax, (0, 0), 1, 45)  # 旋转45度
plt.show()

三、优化和扩展

1、增加交互性

可以增加一些交互功能，例如通过滑动条来动态调整旋转角度：

from matplotlib.widgets import Slider
fig, ax = plt.subplots()
plt.subplots_adjust(bottom=0.2)
ax.set_aspect('equal')
ax.axis('off')
angle_slider_ax = plt.axes([0.2, 0.05, 0.65, 0.03])
angle_slider = Slider(angle_slider_ax, 'Angle', 0, 360, valinit=0)
def update(val):
    ax.clear()
    ax.set_aspect('equal')
    ax.axis('off')
    plot_rotated_taiji(ax, (0, 0), 1, angle_slider.val)
    fig.canvas.draw_idle()
angle_slider.on_changed(update)
update(0)
plt.show()

2、保存和导出图形

可以将生成的图形保存为图片文件：

fig, ax = plt.subplots()
ax.set_aspect('equal')
ax.axis('off')
plot_rotated_taiji(ax, (0, 0), 1, 45)
plt.savefig('rotated_taiji.png')
plt.show()

3、优化代码结构

为了提高代码的可读性和可维护性，可以将绘制太极图的函数封装在一个类中：

class TaijiPlotter:
    def __init__(self, center, radius):
        self.center = center
        self.radius = radius
    def plot_half_circle(self, ax, start_angle, color, transform=None):
        theta = np.linspace(np.radians(start_angle), np.radians(start_angle + 180), 100)
        x = self.center[0] + self.radius * np.cos(theta)
        y = self.center[1] + self.radius * np.sin(theta)
        ax.fill(np.append(x, self.center[0]), np.append(y, self.center[1]), color=color, transform=transform)
    def plot_taiji(self, ax, angle=0):
        transform = Affine2D().rotate_deg_around(self.center[0], self.center[1], angle) + ax.transData
        self.plot_half_circle(ax, 0, 'black', transform=transform)
        self.plot_half_circle(ax, 180, 'white', transform=transform)
        ax.add_patch(plt.Circle(self.center, self.radius / 2, color='white', transform=transform))
        ax.add_patch(plt.Circle(self.center, self.radius / 2, color='black', transform=transform))
        ax.add_patch(plt.Circle((self.center[0], self.center[1] + self.radius / 2), self.radius / 8, color='black', transform=transform))
        ax.add_patch(plt.Circle((self.center[0], self.center[1] - self.radius / 2), self.radius / 8, color='white', transform=transform))
fig, ax = plt.subplots()
ax.set_aspect('equal')
ax.axis('off')
taiji_plotter = TaijiPlotter((0, 0), 1)
taiji_plotter.plot_taiji(ax, 45)
plt.show()