JAVA三维可视化组件：Matplot 3D for JAVA(V3.0) 一个纯JAVA开发的科学数据可视化组件包 类似 Python 的matplotlib

​

概述

Matplot3D for JAVA（V3.0） 是一个基于JAVA SE 1.8环境开发的三维数学图形图表组件。 组件由纯JAVA SE 实现（Pure Java） ，封装为一个jar包，jar文件大小不超过300KB。内含自主研发的三维几何造型、绘制算法，无需依赖OpenGL、DriectX、JAVA 3D或JAVAFX等等第三方库，其只依托JRE自带的类库即可（即只需安装了JAVA就可使用），可以非常方便的将Matplot3D for JAVA(V3.0)显示面板嵌入到自己JAVA GUI程序中。类似 Python 的matplotlib

本组件提供简单的外观API，可以方便生成三维效果的图形图表。可用于大数据可视化、科学数据分析可视化等领域。在使用GUI显示时支持鼠标等输入设备交互式操作，可方便的缩放和改变观察角度。支持动态编程，可实时生成三维模型动态改变动画。也可以根据输入的数据直接生成图片文件，这可用于动态Web的服务端，从页面传入的数据生成图像文件，返回给页面显示。

 

组件下载及项目地址：

码云:      https://www.gitee.com/tanling8334/Matplot3D-for-Java

Github:  https://github.com/tanling8334/Matplot3D-for-Java

 

完整API请参看上面连接中的Readme.md文档，其中的demo结尾的.jar文件是可执行文件，实际开发使用时不需要引用。请在安装了64位java的系统中运行，运行demo可以看到实际效果和示例代码。实测在JAVA8和JAVA17上使用效果较好。欢迎大家推广使用和交流。

作者联系方式：

email : [e-mail]  QQ : 17746302

 

效果展示：

​地形数据可视（动图） 

 引擎功能展示 地球（动图）

 引擎功能展示 珠峰（动图）

 

 数据阵列：

数据阵列 示例代码：

 

 

 

import java.util.Random;

import tanling.matplot3d.app.facade.DataGridProcessor;
import tanling.matplot3d.app.facade.Matplot3D4JMgr;
import tanling.matplot3d.common.Range;
import tanling.matplot3d.d3d.color_style.ColorStyle;
import tanling.matplot3d.d3d.color_style.TopBottomColorStyle;

public class DataGridDemo {
	public static void main(String[] args) {
		DataGridProcessor processor = new DataGridProcessor();
		
		final Matplot3D4JMgr mgr=new Matplot3D4JMgr(processor);		
		
		//=======================================
		//准备你的数据，是一个二维Double数组。表示均匀分布的网格点，数组内的值表示高度
		//数据一般来源于具体应用的非规则函数数据，例如某区域的DEM地形高程数据
		//以下代码创造一些虚拟数据用于展示如何使用
		
		Double[][] datas=new Double[20][20];
		
		Random random=new Random();
		
		for(int i=0;i<datas.length;i++) {
			for(int j=0;j<datas[0].length;j++) {
				
				if(i+j<20)
					datas[i][j]=(double)i+j+random.nextDouble();
				else 
					datas[i][j]=40d-i-j-random.nextDouble();
				
			}
		}
		//=======================================
		
		
		//创建一个颜色风格
		ColorStyle cs = new TopBottomColorStyle(ColorStyle.DEFAULT_COLORS_ARRAY);

		mgr.setCoordianteSysShowType(Matplot3D4JMgr.COORDINATE_SYS_ALWAYS_FURTHER);
		
		processor.setClose3DObject(true);//设置是否是封闭三维对象

		mgr.setScaleX(1);
		mgr.setScaleY(1);
		mgr.setScaleZ(1.2);

		mgr.setTitle("Demo 数据阵列");

		processor.setShowGrid(false);//是否现显示辅助网格线

		processor.addData(datas, "", new Range(0, 100), new Range(100, 200), 20, 20, cs, 1f);
		
		mgr.show();
	}
}

 

 

点云 ：

 

 引擎功能展示 珠峰： 

 函数曲面：

 函数曲面示例代码

 

 

 

import tanling.matplot3d.app.facade.Function;
import tanling.matplot3d.app.facade.FunctionProcessor;
import tanling.matplot3d.app.facade.Matplot3D4JMgr;
import tanling.matplot3d.common.Range;

public class FunctionSurfaceDemo {

	public static void main(String[] args) {

		FunctionProcessor processor = new FunctionProcessor();
		
		final Matplot3D4JMgr mgr=new Matplot3D4JMgr(processor);		

		//定义二维函数，根据xy值求y值
		Function f = new Function() {
			public Double f(double x, double y) {
				return Math.sin(y * x / 2.2) * 0.8;
			}
		};

		double pi = Math.PI;

		//将二维函数加入处理器，设置XY方向显示范围和采样分段数
		//可以加入多个函数
		processor.addData(f, "", new Range(-1.5*pi, 1.5*pi), new Range(-1.5*pi, 1.5*pi), 60, 60);

		mgr.setScaleZ(1.5);
		mgr.setScaleX(1.3);
		mgr.setScaleY(1.3);

		mgr.setSeeta(1.3);
		mgr.setBeita(1.1);

		mgr.setTitle("Demo : 函数曲面绘制   [ z =  0.8 * sin(y*x/2.2) ]");

		mgr.setCoordianteSysShowType(mgr.COORDINATE_SYS_ALWAYS_FURTHER);

		mgr.show();

	}

}

 

 

混合数据： 

 浮雕效果：

 散点：

 云图：

云图示例代码：

 

 

 

import java.awt.Color;
import java.util.Random;

import tanling.matplot3d.app.facade.ContourDataGridProcessor;
import tanling.matplot3d.app.facade.Matplot3D4JMgr;
import tanling.matplot3d.common.Range;

public class ContourDataGridDemo {
	public static void main(String[] args) {
		
		ContourDataGridProcessor processor = new ContourDataGridProcessor();
//		DataGridProcessor processor = new DataGridProcessor();
		
		 Matplot3D4JMgr mgr=new Matplot3D4JMgr(processor);		
		
		//=======================================
		//准备你的高度数据，是一个二维Double数组。表示均匀分布的网格点，数组内的值表示高度
		//数据一般来源于具体应用的非规则函数数据，例如某区域的DEM地形高程数据
		//以下代码创造一些虚拟数据用于展示如何使用
		
		Double[][] datas=new Double[100][100];
		
		Random random=new Random();
		
		for(int i=0;i<datas.length;i++) {
			for(int j=0;j<datas[0].length;j++) {
		
				datas[i][j]=-0.1*Math.pow(100d-i-j,2)+1000;
				
			}
		}
		//=======================================
		
		//=======================================
		//准备你的显示数据values，是一个二维Double数组，。表示均匀分布的网格点，数组内的值表示非xyz的第四维标量数据
		//values的行列分布可以不与datas一致，但建议最好一致以优化显示效果
		//以下代码创造一些虚拟数据用于展示如何使用
		
		Double[][] values=new Double[50][50];
		for(int i=0;i<values.length;i++) {
			for(int j=0;j<values[0].length;j++) {
				
					double temp=Math.sqrt(Math.pow(i-25d,2)+Math.pow(j-25d,2));
					
//					if(temp<15)
						values[i][j]=temp;

			}
		}
		//=======================================

		mgr.setCoordianteSysShowType(Matplot3D4JMgr.COORDINATE_SYS_ALWAYS_FURTHER);
		
		processor.setClose3DObject(true);//设置是否是封闭三维对象

		mgr.setScaleX(5);
		mgr.setScaleY(5);
		mgr.setScaleZ(0.2);

		mgr.setTitle("Demo 二维云图");

		processor.setShowGrid(false);//是否现显示辅助网格线

		Color baseColor=Color.GRAY;//云图需要一个基色
		
		processor.addData(datas, values,baseColor, "my_name", new Range(0, 100), new Range(100, 200), 20, 20, 1f);
		
		mgr.show();
	}
}

 

 

折线：

 折线图示例代码：

 

 

 

import java.awt.Color;
import java.awt.Font;
import java.awt.geom.Point2D;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;

import tanling.matplot3d.app.facade.LineChartProcessor;
import tanling.matplot3d.app.facade.Matplot3D4JMgr;

public class LineChart2dsDemo {

	public static void main(String[] args) {

		LineChartProcessor processor = new LineChartProcessor();

		Matplot3D4JMgr mgr=new Matplot3D4JMgr(processor);		
		
		Random ra = new Random();

//		int groupCount = 5;

		int pointCount = 25;

		//==================================================
		//在此准备数据
		//折线图中所有平面中二维点由Point2D.Double表示，按照顺序放入List<Point2D.Double>中
		//prepare your data here
		
		List<Point2D.Double>[] targets = new ArrayList[pointCount];

		// 设置最终的数据
		for (int c = 1; c <= targets.length; c++) {

			List<Point2D.Double> li = new ArrayList<Point2D.Double>();
			targets[c - 1] = li;

			for (int i = 0; i < pointCount; i++) {
				li.add(new Point2D.Double(i, i * c * 0.05 + (ra.nextDouble() * 0.8)));
			}
		}

		//将数据加入处理器
		processor.addData("Item系列 1", null, targets[0]);
		processor.addData("Item系列 2", null, targets[1]);
		processor.addData("Item系列 3", null, targets[2]);
		processor.addData("Item系列 4", null, targets[3]);
		processor.addData("Item系列 5", null, targets[4]);

		mgr.setBeita(4.3);
		mgr.setSeeta(0.3);

		mgr.setScaleY(1); 
		mgr.setScaleX(1);
		mgr.setScaleZ(1.6);// 拉伸Z方向,使图形显得更高

		mgr.setTitle("Demo : 多层2维折线图");
		
		mgr.setRulerYVisable(false);
		
		mgr. setXName("X_月份");
		mgr. setZName("Z_指标");

		mgr. setRulerTextColor(new Color(11, 79, 107));
		mgr. setRulerTextFont(new Font("方正正楷", Font.PLAIN, 13));
		
		mgr. setAxisNameTextColor(new Color(138, 171, 205));

		// 自定义标尺（使标尺不使用默认的数量进行显示）
		String[] labels = new String[13];	
		double[] positions = new double[13];

		labels[0] = "    2019    "; // 加入空格会扩大文字和标尺的距离
		positions[0] = 0;

		for (int i = 2; i < pointCount; i += 2) {
			labels[i / 2] = i / 2 + "月";
			positions[i / 2] = i;
		}

		mgr. setRulerLabelsX(labels, positions);//设置X方向标尺自定义可读文字

		mgr. setRulerYVisable(false);//不显示Y方向标尺

		mgr. setCoordianteSysShowType(Matplot3D4JMgr.COORDINATE_SYS_STABLE);

		mgr.show();
	}
}

 

 

柱状图：

柱状图示例代码：

 

 

 

import java.util.Random;

import tanling.matplot3d.app.facade.HistogramProcessor;
import tanling.matplot3d.app.facade.Matplot3D4JMgr;

public class BarsDemo {

	public static void main(String[] args) {

		HistogramProcessor processor = new HistogramProcessor();
		
		Matplot3D4JMgr mgr=new Matplot3D4JMgr(processor);

		//===========================================
		//在此准备数据
		//每组数据在一个或多个二维数组中，数组中表示柱体高度（标1表示组号，相同组号同颜色；下标2表示同组中的不同列）
		//prepare your data here
		
		Random ra=new Random();
		double[][] ds1 = new double[][] { { 3, 4, 5, 6, 7 }, { 2, 3, 4, 9, 6 }, { 1, 2, 3, 8, 5 } };

		double[][] ds2 = new double[][] {
				{ 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(), 6 + ra.nextDouble(),
						7 + ra.nextDouble() },
				{ 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(),
						6 + ra.nextDouble() },
				{ 1 + ra.nextDouble(), 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(),
						5 + ra.nextDouble() } };

		double[][] ds3 = new double[][] {
				{ 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(), 6 + ra.nextDouble(),
						7 + ra.nextDouble() },
				{ 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(),
						6 + ra.nextDouble() },
				{ 1 + ra.nextDouble(), 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(),
						5 + ra.nextDouble() } };

		double[][] ds4 = new double[][] {
				{ 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(), 6 + ra.nextDouble(),
						7 + ra.nextDouble() },
				{ 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(),
						6 + ra.nextDouble() },
				{ 1 + ra.nextDouble(), 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(),
						5 + ra.nextDouble() } };

		double[][] ds5 = new double[][] {
				{ 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(), 6 + ra.nextDouble(),
						7 + ra.nextDouble() },
				{ 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(), 5 + ra.nextDouble(),
						6 + ra.nextDouble() },
				{ 1 + ra.nextDouble(), 2 + ra.nextDouble(), 3 + ra.nextDouble(), 4 + ra.nextDouble(),
						5 + ra.nextDouble() } };

		
		processor.addData("项目1", ds1);
		processor.addData("项目2", ds2);
		processor.addData("项目3", ds3);
		processor.addData("项目4", ds4);
		processor.addData("项目5", ds5);
		
		mgr.setTitle("Demo : 多层柱状图");

		//可进行相对线度显示比例调整，即一个逻辑长度可以对应不同的显示长度
		mgr.setScaleZ(8);
		mgr.setScaleX(1.2);
		mgr.setScaleY(2);
		
		mgr.setSeeta(0.3);//观察的初始俯仰角
		mgr.setBeita(1.2);//观察的初始方位角
		
		//自定义区标签，数量与组数对应
		mgr.setRulerLabelsX(new String[] { "A区", "B区", "C区", "D区", "E区" });
		mgr.setRulerLabelsY(new String[] { "2018", "2017", "2016" });
		
		//列方向标签
		mgr.setXName("X_区域");
		mgr.setYName("Y_年份");
		mgr.setZName("Z_指标");
		
		//坐标系平面空间位置稳定
		mgr.setCoordianteSysShowType(Matplot3D4JMgr.COORDINATE_SYS_STABLE);

		mgr.show();
	}

}