Matplotlib的mplot3d工具包可用于绘制3D图形，首先安装并导入matplotlib、numpy，接着创建三维坐标轴，生成数据后可绘制3D曲线如螺旋线，使用scatter绘制散点图并按z值着色，通过meshgrid和plot_surface绘制抛物面等曲面图，适合基础科研可视化需求。
Python 提供了多种库来绘制 3D 图形，最常用的是 Matplotlib 中的 mplot3d 工具包。它操作简单，适合大多数基础和中级 3D 可视化需求。
1. 安装和导入必要的库
确保你已安装 Matplotlib。如果没有，使用 pip 安装：pip install matplotlib numpy
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import numpy as np
2. 创建一个简单的 3D 散点图或曲线图
以绘制一条三维螺旋线为例：
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
# 生成数据
t = np.linspace(0, 10 * np.pi, 100)
x = np.sin(t)
y = np.cos(t)
z = t
# 绘制 3D 曲线
ax.plot(x, y, z, label='helix')
ax.legend()
plt.show()
3. 绘制 3D 散点图
使用scatter 方法可以展示三维空间中的离散点：
# 随机生成点
x = np.random.randn(100)
y = np.random.randn(100)
z = np.random.randn(100)
ax.scatter(x, y, z, c=z, cmap='viridis') # 颜色随 z 值变化
plt.show()
4. 绘制 3D 曲面图
适合展示函数 f(x, y) 的三维形态，例如绘制一个抛物面：
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
# 构建网格
X, Y = np.meshgrid(np.linspace(-5, 5, 100), np.linspace(-5, 5, 100))
Z = X**2 + Y**2
# 绘制曲面
ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap='plasma', alpha=0.9)
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_zlabel('Z')
plt.show()
基本上就这些。Matplotlib 的 3D 功能虽然不如专业工具如 Plotly 或 Mayavi 那样交互性强，但足够应对学习和一般科研绘图需求。如果需要旋转查看或更复杂的交互，可尝试结合 Plotly 或 mayavi.mlab，但 Matplotlib 是入门首选。
