如何用Python绘制基于矩阵定义高度与颜色的3D柱状图？

嘿，我明白你想要实现的是每个3D柱体的高度由z矩阵定义，同时颜色对应colors矩阵的数值——这确实是mplot3d自带示例里没怎么覆盖到的场景，因为默认的bar3d不太支持直接按每个柱体单独映射颜色。不过别担心，我们可以手动遍历每个柱体，给它们单独设置颜色，步骤如下：

完整实现代码 #

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib import cm
from matplotlib.colors import Normalize

# 定义你的原始数据
x_axis = ["Piccola", "Media", "Grande"]
y_axis = [1,0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1]
z = [ 
    [0.03,0.18,0.24,0.12,0.9,0.21,0.06,0.24,-0.06,-0.24], 
    [0,0.03,0.03,-0.06,0.03,0,-0.03,-0.03,-0.09,-0.09], 
    [0,0,-0.03,-0.03,-0.06,-0.06,-0.03,-0.06,-0.09,-0.29] 
]
colors =[ 
    [24.67,27.50,30.25,25.6,31.87,42.67,31.39,49.58,50.27,53.76], 
    [17.17,21.67,21.96,22.11,19.45,17.44,17.95,22.51,28.21,46.14], 
    [17.18,18.01,17.68,15.03,17.80,17.93,14.75,18.88,24.7,39.75] 
]

# 转换为numpy数组方便处理
z = np.array(z)
colors = np.array(colors)
x = np.arange(len(x_axis))  # 把x轴标签转为数值索引
y = np.array(y_axis)

# 设置柱体的尺寸（避免重叠）
dx = 0.8  # x方向柱体宽度
dy = 0.08 # y方向柱体宽度

# 归一化颜色值到0-1区间（适配colormap）
norm = Normalize(vmin=colors.min(), vmax=colors.max())
cmap = cm.viridis  # 你可以更换成其他colormap，比如plasma、coolwarm等

# 创建3D画布
fig = plt.figure(figsize=(12,8))
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

# 遍历每个柱体，单独设置高度和颜色
for i in range(len(x)):
    for j in range(len(y)):
        # 获取当前柱体的高度和颜色值
        z_val = z[i,j]
        color_val = colors[i,j]
        # 把颜色值转为colormap对应的RGBA
        rgba = cmap(norm(color_val))
        # 绘制单个柱体：bar3d(x0, y0, z0, dx, dy, dz)
        ax.bar3d(x[i] - dx/2, y[j] - dy/2, 0, dx, dy, z_val, color=rgba)

# 设置轴标签
ax.set_xticks(x)
ax.set_xticklabels(x_axis)
ax.set_yticks(y)
ax.set_yticklabels(y)
ax.set_zlabel('Z Value')
ax.set_title('3D Bar Chart with Custom Color Mapping')

# 添加颜色条，展示颜色和数值的对应关系
sm = cm.ScalarMappable(norm=norm, cmap=cmap)
sm.set_array([])
fig.colorbar(sm, ax=ax, pad=0.1, label='Color Value')

plt.show()

关键步骤解释 #

• 数据转换：先把z和colors转成numpy数组，方便索引和计算；把x轴的文本标签转为数值索引，方便定位柱体位置。
• 颜色归一化：因为matplotlib的colormap只接受0-1之间的数值，所以用Normalize把colors矩阵里的数值缩放到这个区间，确保颜色映射的连续性。
• 逐个绘制柱体：遍历每个x和y的组合，单独调用bar3d绘制每个柱体，并传入对应的归一化颜色值，这样每个柱体就能匹配colors矩阵里的数值了。
• 颜色条添加：通过ScalarMappable创建颜色条，让读者能直观看到颜色和colors数值的对应关系。

你可以根据需求更换colormap（比如把cm.viridis换成cm.coolwarm），或者调整柱体的尺寸（dx和dy）来优化显示效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者roy