1.太陽系
2.用python的matplotlib模擬太陽-地球-月亮，順帶學(xué)習(xí)相關(guān)知識，難點在他們之間的函數(shù)關(guān)系，可以自己百度，重點在python和matplotlib的作圖熟悉上。
3.條件：
本機是python3.8，應(yīng)該python3.5都可以吧？
4.第1步：這里要求中文設(shè)置，所以也復(fù)習(xí)matplotlib的中文設(shè)置。
#---第1步---導(dǎo)出模塊---import numpy as npimport matplotlib as mplfrom matplotlib import pyplot as pltfrom mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dimport matplotlib.animation as animmation#導(dǎo)出通用字體設(shè)置from matplotlib import font_manager #定義引出字體模塊、位置、大小my_font = font_manager.FontProperties(fname='hwfs.ttf',size=20)5.第2步：
#---第2步---初始化定義---#r1的大小與月球的速度和距離地球距離有關(guān)，越大越不好，建議10r1 = 10#r2是月球與地球的半徑大小r2 = 2#π=圓周率(Pai)是圓的周長與直徑的比值#omega1=2π是一個圓，是地球的運動一圈；1×π=為半圓。omega1 = 2 * np.pi#定義omega2為幾個π，與月球的公轉(zhuǎn)速度有關(guān)#建議24π=代表月球以地球公轉(zhuǎn)的一圈分12部分，12 12半圈#比如48π=24 24半圈，即將地球繞太陽一圈在分24部分，月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的速度也加快omega2 = 48 * np.pi#月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的角度與地球公轉(zhuǎn)的水平夾角phi = 5 * np.pi / 180 6.第3步：
#---第3步---更新函數(shù)定義---def update(data): #聲明為全局變量 global line1, line2 , line3 #地球公轉(zhuǎn)運動的更新 line1.set_data([data[0], data[1]]) line1.set_3d_properties(data[2]) #月球運動更新 line2.set_data([data[3], data[4]]) line2.set_3d_properties(data[5]) #月球自轉(zhuǎn)線的更新 line3.set_data([data[6], data[7]]) line3.set_3d_properties(data[8]) return line1,line2,line3,7.第4步：
#---第4步---初始化框架---def init(): global line1, line2, line3 ti = 0 t = t_drange[np.mod(ti, t_dlen)] xt1 = x0 2*r1 * np.cos(omega1 * t) yt1 = y0 2*r1 * np.sin(omega1 * t) zt1 = z0 0 xt2 = xt1 2*r2 * np.sin(omega2 * t) yt2 = yt1 2*r2 * np.cos(omega2 * t)/(np.cos(phi) * (1 np.tan(phi) ** 2)) zt2 = zt1 (yt2 - yt1) * np.tan(phi) xt21 = xt1 r2 * np.sin(2 * np.pi * t_range) yt21 = yt1 r2 * np.cos(2 * np.pi * t_range)/(np.cos(phi) * (1 np.tan(phi) ** 2)) zt21 = zt1 (yt21 - yt1) * np.tan(phi) #地球位置、形狀、顏色、大小設(shè)置 line1, = ax.plot([xt1], [yt1], [zt1], marker='o', color='blue',markersize=20) #月球位置、形狀、顏色、大小設(shè)置 line2, = ax.plot([xt2], [yt2], [zt2], marker='o', color='orange',markersize=12) #月球繞地球的軌跡線和顏色purple=紫色 line3, = ax.plot(xt21, yt21, zt21, color='purple') return line1,line2,line3,8.第5步：
#---第5步---運動數(shù)據(jù)的產(chǎn)生---def data_gen(): global x0,y0,z0,t_dlen data = [] for ti in range(1,t_dlen): t = t_drange[ti] xt1 = x0 r1 * np.cos(omega1 * t) yt1 = y0 r1 * np.sin(omega1 * t) zt1 = z0 xt2 = xt1 r2 * np.sin(omega2 * t) yt2 = yt1 r2 * np.cos(omega2 * t)/(np.cos(phi) * (1 np.tan(phi) ** 2)) zt2 = zt1 (yt2 - yt1) * np.tan(phi) xt21 = xt1 r2 * np.sin(2 * np.pi * t_range) yt21 = yt1 r2 * np.cos(2 * np.pi * t_range)/(np.cos(phi) * (1 np.tan(phi) ** 2)) zt21 = zt1 (yt21 - yt1) * np.tan(phi) data.append([xt1, yt1, zt1, xt2, yt2, zt2, xt21, yt21, zt21]) return data9.第6步：
#---第6步---定義取值范圍0~10，每個0.005取#地球公轉(zhuǎn)的軌跡線刻度，越小越好，建議0.005，否則軌跡線不是圓形，有鋸齒樣類圓形t_range = np.arange(0, 10 0.005, 0.005)#地球公轉(zhuǎn)速度，越大速度越大，建議0.005，t_drange = np.arange(0,10, 0.005 )t_len = len(t_range)t_dlen = len(t_drange)10.第7步：
#---第7步---三大星球的大小、顏色、坐標(biāo)---#太陽的坐標(biāo)位置，三維坐標(biāo)x0 =y0=z0= 0#地球的運動中的坐標(biāo)x1 = x0 r1 * np.cos(omega1 * t_range)y1 = y0 r1 * np.sin(omega1 * t_range)z1 = z0 np.zeros(t_len)11.第8步：
#---第8步---定義圖片f和ax等---#窗口大小也就是展示圖片的畫布大?。?2=2200,14=1400，即2200×1400#這是窗口的背景顏色，有區(qū)別，默認(rèn)白色f = plt.figure(figsize=(22,14),facecolor='black',edgecolor='white')#這是畫布的背景顏色，默認(rèn)白色ax = f.add_subplot(111,projection='3d',facecolor='black')12.第9步：
#---第9步---太陽和地球軌跡線設(shè)置---#太陽的設(shè)置顏色，位置，大小ax.plot([0], [0], [0], marker='o', color= 'red', markersize=100)#地球公轉(zhuǎn)的軌跡線和顏色g=green=綠色，三維坐標(biāo)ax.plot(x1, y1, z1, 'g')13.第10步：
#---第10步---圖片的坐標(biāo)刻度設(shè)置---#坐標(biāo)軸刻度雖然不顯示，但刻度的標(biāo)記對整個圖形有一定的拉伸影響#x坐標(biāo)軸刻度范圍ax.set_xlim([-(r1 2), (r1 2)])#y坐標(biāo)軸刻度范圍ax.set_ylim([-(r1 5), (r1 5)])#z坐標(biāo)軸刻度范圍ax.set_zlim([-15, 15])14.第11步：
#---第11步---圖片標(biāo)題等設(shè)置---#圖示的標(biāo)題#動畫走起，f圖片掛起動畫里，不斷更新，interval = 20=數(shù)值越小，速度越快ani = animmation.FuncAnimation(f, update, frames = data_gen(), init_func = init,interval = 20)#坐標(biāo)及其刻度隱藏plt.axis('off')#圖片標(biāo)題、字體、顏色plt.title(u'太陽-地球-月亮模擬示意圖', fontproperties=my_font,color='r')#圖片展現(xiàn)plt.show()15.效果圖：
