Matplotlib中plot_surface()的facecolors参数失效：无法实现3D曲面图的交替颜色显示

我刚帮你排查了这个问题，核心原因是matplotlib的plot_surface对facecolors参数的格式要求和你想的不一样——它不接受直接传入字符串形式的颜色名数组，这就是为什么你只看到红色的原因。

问题根源 #

你生成的棋盘格字符串数组虽然在控制台输出正确，但plot_surface无法正确解析这种字符串格式的颜色输入，内部处理时只会默认取数组中的第一个颜色值（也就是红色）来渲染所有曲面片，所以整个曲面都变成了红色。

解决方案：把颜色字符串转为数值型RGB/RGBA数组 #

我们需要将"red"、"blue"这样的颜色名转换成matplotlib能识别的数值格式（0到1之间的浮点数数组），可以用matplotlib.colors.to_rgba函数来完成这个转换：

修改颜色数组生成代码 #

from matplotlib import colors as mcolors

colortuple = ("red", "blue")
# 先把颜色字符串转成RGBA数值数组
color_map = [mcolors.to_rgba(color) for color in colortuple]
# 生成棋盘格样式的RGBA数组，最终形状为(251, 251, 4)
colors = array([
    array([color_map[int((xn + yn) % len(colortuple))] for xn in xrange]) 
    for yn in xrange
])

修改后的colors数组每个元素都是一个包含4个浮点数的RGBA数组（比如红色是(1.0, 0.0, 0.0, 1.0)），完全符合plot_surface对facecolors的要求。

完整可运行代码 #

把这段修改整合到你的代码中，完整版本如下：

from matplotlib.ticker import LinearLocator
from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib import colors as mcolors
from numpy import pi, sin, array, meshgrid, zeros, linspace

# Constants
xmax = 250
xrange = range(xmax + 1)
c = 20.0
dx = 1 / xmax
dt = 0.05 / xmax
k = 4 * pi
multiplier = (c * c * dt * dt / (dx * dx))

# Position and Time Steps.
xsteps = linspace(0, 1, xmax + 1)
tsteps = linspace(0, xmax * dt, xmax + 1)

# Function Psi
psi = zeros(shape=(len(xrange), len(xrange)))
psi[0] = array([
    0 if (xn == 0 or xn == xmax) else 5 * sin(k * xsteps[xn])
    for xn in xrange
])
psi[1] = array([
    0 if (xn == 0 or xn == xmax) else 5 * sin(k * xsteps[xn]) + multiplier * (2.5 * sin(k * xsteps[xn - 1]) + 2.5 * sin(k * xsteps[xn + 1]) - 5 * sin(k * xsteps[xn]))
    for xn in xrange
])
for tn in range(1, xmax):
    psi[tn + 1] = array([
        0 if (xn == 0 or xn == xmax) else 2 * psi[tn, xn] - psi[tn - 1, xn] + multiplier * (psi[tn, xn - 1] + psi[tn, xn + 1] - 2 * psi[tn, xn])
        for xn in xrange
    ])

# Setting the parameters for plotting via matplotlib
axes = plt.figure().add_subplot(projection="3d")
(x, y) = meshgrid(xsteps, tsteps)

# 修正颜色数组：转换为RGBA数值格式
colortuple = ("red", "blue")
color_map = [mcolors.to_rgba(color) for color in colortuple]
colors = array([
    array([color_map[int((xn + yn) % len(colortuple))] for xn in xrange]) 
    for yn in xrange
])

# Plotting function.
axes.plot_surface(x, y, psi, facecolors=colors)

# Customize the z axis.
axes.zaxis.set_major_locator(LinearLocator(6))
axes.set_xlabel(r"$x\,[\mathrm{m}]$")
axes.set_ylabel(r"$t\,[\mathrm{s}]$")
axes.set_zlabel(r"$\psi\,(x,t)$")

plt.tight_layout()
plt.show()

运行这段代码后，你就能看到红、蓝交替的棋盘格3D曲面了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者LeoU