Manim学习笔记-2

(目录)

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一、画点和线

下边代码为实验的框架

# -*- coding: utf-8 -*-
import os
from manim import *


class MyAnim(Scene):
    def a_grid(self):  # 画网格坐标
        grid = NumberPlane(
            x_range=(-7, 7, 1),  # x轴范围
            y_range=(-4, 4, 1),  # y轴范围
            x_length=10,  # x轴长度
            y_length=6,  # y轴长度
            background_line_style={
                "stroke_color": TEAL,
                "stroke_width": 4,
                "stroke_opacity": 0.6,
            },
            faded_line_style={"stroke_color": GRAY, "stroke_opacity": 0.3},
            faded_line_ratio=0.8,  # 淡化线与背景线的比例
            make_smooth_after_applying_functions=True,  # 启用平滑处理
        )

        self.add(grid)

    def a_dot(self):  # 画点
        for x in range(-3, 0):
            for y in range(3, 0, -1):
                p = Dot([x, y, 0])
                self.add(p)

    def a_line(self):  # 画线
        l1 = Line([-1, -1, 0], [1, 1, 0])
        self.add(l1)

        l2 = Line([-1, 1, 0], [1, -1, 0])
        self.add(l2)

    def construct(self):  # 构造场景
        self.a_grid()

        self.a_dot()
        self.a_line()

        self.wait(10)


# 运行场景
if __name__ == "__main__":
    demo_file = os.path.basename(__file__)
    os.system(f"manim {demo_file} MyAnim -p")

如果self.add()，是不带动画效果的；如果要想带上动画效果可以使用self.play() 比如使用： self.play(Create(p), run_time=0.5)

二、画箭头与虚线

    def a_arrow(self):
        a = Arrow([-1, 1, 0], [1, 1, 0])
        self.play(Create(a), run_time=0.5)

        a = Arrow([-1, 0, 0], [1, 0, 0])
        self.play(Create(a), run_time=0.5)

        a = Arrow([-1, -1, 0], [1, -1, 0])
        self.play(Create(a), run_time=0.5)

   def a_dashedLine(self):
        dl = DashedLine([-1, 1, 0], [1, 1, 0])
        self.play(Create(dl), run_time=0.5)

        dl = DashedLine([-1, 0, 0], [1, 0, 0])
        self.play(Create(dl), run_time=0.5)

        dl = DashedLine([-1, -1, 0], [1, -1, 0])
        self.play(Create(dl), run_time=0.5)

三、画圆与椭圆

• 画圆只要提供半径即可，圆心默认在屏幕的中心(0,0,0)。
• 画椭圆的两个参数 width和 height分别控制椭圆最大宽度和最大高度。

    def a_Circle(self):
        c = Circle(radius=1)
        self.play(Create(c), run_time=0.5)

    def a_Ellipse(self):
        e = Ellipse(width=2, height=1)
        self.play(Create(e), run_time=0.5)

四、画圆弧

画圆弧主要有三个参数：

• angle：圆弧的弧度
• start_angle: 开始的角度，默认 0
• radius：圆弧的半径

    def a_Arc(self):
        # 180度圆弧，半径2
        a = Arc(angle=PI, radius=2)
        self.play(Create(a), run_time=0.5)

五、画多边形

    def a_Triangle(self):
        # 等边三角形
        t = Triangle()
        self.play(Create(t))

    def a_Square(self):
        # 正方形，side_length 是正方形的边长
        s = Square(side_length=1.5)
        self.play(Create(s), run_time=0.5)

    def a_Rectangle(self):
        # 矩形，矩形的高为 height，宽为 width
        r = Rectangle(width=2, height=1.5)
        self.play(Create(r), run_time=0.5)

    def a_RoundedRectangle(self):
        # 圆角矩形，参数corner_radius用来控制矩形四个角的弧度半径
        r = RoundedRectangle(corner_radius=0.4, width=2, height=1.5)
        self.play(Create(r), run_time=0.5)

    def a_Polygon(self):
        # 多边形
        p = Polygon([1, 1, 0], [2, 0, 0], [3, 1, 0], [3, -1, 0], [1, -1, 0])
        self.play(Create(p), run_time=0.5)

    def a_RegularPolygon(self):
        # 正多边形
        p1 = RegularPolygon(n=6)  # 正六边形
        p2 = RegularPolygon(n=8)  # 正八边形
        p3 = RegularPolygon(n=10)  # 正十边形

        vg = VGroup(p1, p2, p3)
        vg.arrange(RIGHT, buff=SMALL_BUFF)
        self.play(Create(vg))

六、坐标系

1. 数轴：NumberLine

数轴（NumberLine）是最基本的一维坐标系，它的关键参数是：

• x_range：设置数轴的范围和间隔
• length：设置数轴显示的长度

NumberLine(x_range=[-10, 10, 2], length=10, include_numbers=True)
NumberLine(x_range=[-3, 3, 0.5], length=12, include_numbers=True)
NumberLine(
    x_range=[-5, 5 + 1, 1],
    length=6,
    include_numbers=True,
    include_tip=True,
    rotation=10 * DEGREES,
)

2. 实数平面：NumberPlane

实数平面（NumberPlane）的关键参数有4个：

• x_range：设置X轴的范围和间隔
• y_range：设置Y轴的范围和间隔
• x_length：设置X轴显示的长度
• y_length：设置Y轴显示的长度

NumberPlane(
    x_range=(-4, 11, 1),
    y_range=(-3, 3, 1),
    x_length=3,
    y_length=2,
)
NumberPlane(
    x_range=(-4, 11, 1),
    x_length=3,
    y_length=4,
)

3. 复数平面：ComplexPlane

复数平面（ComplexPlane）是基于实数平面（NumberPlane）的，参数类似，只是多了一些标记复数的信息。

plane = ComplexPlane().add_coordinates()
d1 = Dot(plane.n2p(2 + 1j), color=YELLOW)
d2 = Dot(plane.n2p(-3 - 2j), color=YELLOW)
label1 = Tex("2+i").next_to(d1, UR, 0.1)
label2 = Tex("-3-2i").next_to(d2, UR, 0.1)

4. 极坐标系：PolarPlane

极坐标系（PolarPlane）通过角度和与原点的距离来定位位置，经常被用于导航类的系统中，与直角坐标相比，在这类系统中能极大的简化计算。 它的关键参数有：

• azimuth_step：分割的角度个数
• size：极坐标在屏幕中显示的大小
• radius_step：极坐标半径的间隔
• radius_max：极坐标最大半径

plane = PolarPlane(
    azimuth_step=30,
    size=6,
    radius_step=1,
    radius_max=3,
).add_coordinates()

5. 二维笛卡尔坐标系：Axes

二维的笛卡尔坐标系（Axes）使用的比较多，它在平面坐标系之上，又提供了更多的配置，可以更加灵活的配置数轴，除了上面平面坐标系提到的那4个关键参数之外，还有2个配置坐标轴的参数也很重要：

• x_axis_config：配置X轴如何显示的参数
• y_axis_config：配置Y轴如何显示的参数 比如下面的示例中， 配置了与X轴不一样刻度的Y轴。

ax = Axes(
    x_range=[0, 10, 1],
    y_range=[-2, 6, 1],
    x_length=6,
    tips=False,
    axis_config={"include_numbers": True},
    y_axis_config={"scaling": LogBase(custom_labels=True)},
)

# x_min 必须 > 0，因为 x=0 时，y是负无穷
graph = ax.plot(lambda x: x**2, x_range=[0.001, 10], use_smoothing=False)

6. 三维笛卡尔坐标系：ThreeDAxes

三维的笛卡尔坐标系（ThreeDAxes）与二维坐标系的参数类似，只是多了一个维度（Z轴）的配置，其配置参数与X轴和Y轴类似。 显示三维图形时，有2点需要额外注意：

• 一是场景要继承 ThreeDScene。
• 二是要调整下默认的相机位置，也就是视角的位置，默认视角是从Z轴顶部向下看的。

# 默认的相机视角
class CoordinateSample(ThreeDScene):
    def construct(self):
        axes = ThreeDAxes(y_length=8)
    	circle = Circle(color=BLUE, radius=2)
        vg = VGroup(axes, circle)
        self.play(Create(vg), run_time=2)

        self.wait()

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# 调整的相机视角
class CoordinateSample(ThreeDScene):
    def construct(self):
        axes = ThreeDAxes(y_length=8)
    	circle = Circle(color=BLUE, radius=2)
        vg = VGroup(axes, circle)
        # 调整相机视角的代码 phi是与Z轴之间的角度，theta是围绕Z轴旋转的角度
        self.set_camera_orientation(phi=75 * DEGREES, theta=30 * DEGREES)
        self.play(Create(vg), run_time=2)

        self.wait()