Matplotlib 3D绘图设置正确纵横比及后续异常问题求解

基础比例匹配方案 #

原来的3D轴显示比例和实际数值不匹配，是因为默认ax.set_aspect('auto')不会按照轴数值范围自适应比例，Matplotlib 3.3及以上版本可以通过set_box_aspect方法解决，直接用三个轴的实际范围差值作为比例参数即可。

升级后三个问题的对应解决方案 #

• 问题1：x/y/z轴标签严重重叠
  手动调整标签边距、减少刻度密度、旋转刻度标签即可解决，无需依赖自动调整逻辑。
• 问题2：图形大幅缩小、窗口放大时坐标轴不同步、和中心图形重叠
  初始化画布时就按照容器的长宽比例设置画布尺寸，同时调整子图边距给标签预留足够空间即可。
• 问题3：RuntimeWarning: divide by zero encountered in double_scalars和numpy.linalg.LinAlgError: Singular matrix报错
  该报错是因为调用set_box_aspect的时机不对，或者轴范围差值出现了0值，需要保证先设置xlim/ylim/zlim再调用比例设置，同时给范围差值加最小值保护即可消除报错。

整合后完整的绘图段代码 #

将你原代码中if len(colors) > 0:的部分替换为以下代码即可解决所有问题：

if len(colors) > 0:
    # 初始化画布时适配长条形容器的比例，避免图形被压缩
    fig = plt.figure(figsize=(12, 6))
    fig.canvas.set_window_title(b.string().split("(")[0])
    ax = fig.gca(projection='3d')
    pc = plotCubeAt2(positions, sizes, colors=colors, edgecolor="k")
    ax.add_collection3d(pc)
    
    # 先设置三个轴的数值范围
    x_max = float(b.string().split(",")[0].split("(")[1].split("x")[0])
    y_max = float(b.string().split(",")[0].split("(")[1].split("x")[1])
    z_max = float(b.string().split(",")[0].split("(")[1].split("x")[2])
    ax.set_xlim([0, x_max])
    ax.set_ylim([0, y_max])
    ax.set_zlim([0, z_max])
    
    # 再设置轴比例，加最小值保护避免除零报错
    x_range = max(x_max, 1e-6)
    y_range = max(y_max, 1e-6)
    z_range = max(z_max, 1e-6)
    ax.set_box_aspect([x_range, y_range, z_range])
    
    # 调整标签和刻度，避免重叠
    ax.xaxis.labelpad = 20
    ax.yaxis.labelpad = 20
    ax.zaxis.labelpad = 20
    ax.locator_params(axis='x', nbins=6)
    ax.locator_params(axis='y', nbins=4)
    ax.locator_params(axis='z', nbins=4)
    ax.tick_params(axis='x', labelrotation=45)
    ax.tick_params(axis='y', labelrotation=-45)
    
    # 调整子图边距，预留标签空间
    plt.subplots_adjust(left=0.15, right=0.85, bottom=0.15, top=0.85)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jack