Question

我是一名数学家。最近，我成为了一本着名杂志的谜题和问题专栏的编辑。偶尔，我需要创建一个伴随问题或解决方案的数字。这些图主要涉及2D（偶尔为3D）欧几里德几何（线，多边形，圆，加上偶尔的椭圆或其他圆锥截面）。目标是使用Computer Modern（＆＃34; TeX＆＃34;）文本标签获得高质量（按下就绪）的数字。我希望找到（或者可能帮助写！）一个相对高级的Python库，它知道＆＃34;欧几里德几何在自然操作的意义上（例如，绘制垂直线到达给定点的垂直线，平分给定角度，或反映线L上的图形A以获得新的图形A＆＃39;）已在库中定义。当然，在定义元素之后创建数字的能力是一个至关重要的目标（例如，封装的Postscript）。

我知道这个问题的多个次优解决方案（有些部分），但我不知道任何既简单又灵活的解决方案。让我解释一下：

Asymptote（类似于/基于Metapost）允许创建极其复杂的高质量数字，但几乎不了解几何结构（它是一种相当低级的语言），因此任何重要的构造都需要相当长的脚本。

TikZ

tkz-euclide是高级的，灵活的，并且还可以生成高质量的数据，但是它的语法非常繁重，我只是为了比较简单而感到愚蠢。（有些程序实际上输出到TikZ ---见下文。）
动态几何程序，我最熟悉的Geogebra，通常具有图形导出功能（EPS，TikZ等），但是应该以交互方式使用。有时，人们需要的是基于硬规格的数字（例如，精确的边长） - 在脚本中定义对象最终会更灵活（如果相应地不太方便）。
两个程序Eukleides和GCLC最接近我正在寻找的程序：它们生成数字（EPS格式; GCLC也导出到TikZ）。 Eukleides拥有所有选项中最漂亮，最简单的语法（请参阅examples），但它恰好用C语言编写（源代码可用，虽然我对许可证不确定），而是有限/不可定制，不再维护。 GCLC仍然保留，但它是封闭源，它的语法明显比Eukleides更糟，并且还有一些其他不自然的怪癖。此外，它不适用于Mac OS（我的笔记本电脑是Mac）。

Python有：

Matplotlib，它产生极高质量的数字（特别是函数或数值数据），但似乎不知道几何结构，
Sympy有一个几何模块，了解几何对象和构造，所有这些都可以通过愉快的Python语法访问，但似乎没有图形导出（甚至显示？）功能

最后，一个问题：是否有一个库，类似于＆＃34; Sympy / geometry＆＃34;的数字，它使用Python语法描述几何对象和结构，允许生成高质量的数字（主要用于打印），说EPS）？

如果不存在具有此类功能的库，我会考虑帮助编写一个（也许是Sympy的扩展名？）。我会很感激指点。

Answer 1

有一种方法可以使用matplotlob生成矢量图像，并通过库io输出到具有this approach的矢量图像（SVG）。

我亲自尝试将该方法的代码作为python文件运行在该网页中（生成矢量直方图）。

代码：

    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt
    import xml.etree.ElementTree as ET
    from io import BytesIO
    import json
    plt.rcParams['svg.fonttype'] = 'none'
    # Apparently, this `register_namespace` method is necessary to avoid garbling
    # the XML namespace with ns0.
    ET.register_namespace("", "http://www.w3.org/2000/svg")
    # Fixing random state for reproducibility
    np.random.seed(19680801)
    # --- Create histogram, legend and title ---
    plt.figure()
    r = np.random.randn(100)
    r1 = r + 1
    labels = ['Rabbits', 'Frogs']
    H = plt.hist([r, r1], label=labels)
    containers = H[-1]
    leg = plt.legend(frameon=False)
    plt.title("From a web browser, click on the legend\n"
            "marker to toggle the corresponding histogram.")
    # --- Add ids to the svg objects we'll modify
    hist_patches = {}
    for ic, c in enumerate(containers):
        hist_patches['hist_%d' % ic] = []
        for il, element in enumerate(c):
            element.set_gid('hist_%d_patch_%d' % (ic, il))
            hist_patches['hist_%d' % ic].append('hist_%d_patch_%d' % (ic, il))
    # Set ids for the legend patches
    for i, t in enumerate(leg.get_patches()):
        t.set_gid('leg_patch_%d' % i)
    # Set ids for the text patches
    for i, t in enumerate(leg.get_texts()):
        t.set_gid('leg_text_%d' % i)
    # Save SVG in a fake file object.
    f = BytesIO()
    plt.savefig(f, format="svg")
    # Create XML tree from the SVG file.
    tree, xmlid = ET.XMLID(f.getvalue())
    # --- Add interactivity ---
    # Add attributes to the patch objects.
    for i, t in enumerate(leg.get_patches()):
        el = xmlid['leg_patch_%d' % i]
        el.set('cursor', 'pointer')
        el.set('onclick', "toggle_hist(this)")
    # Add attributes to the text objects.
    for i, t in enumerate(leg.get_texts()):
        el = xmlid['leg_text_%d' % i]
        el.set('cursor', 'pointer')
        el.set('onclick', "toggle_hist(this)")
    # Create script defining the function `toggle_hist`.
    # We create a global variable `container` that stores the patches id
    # belonging to each histogram. Then a function "toggle_element" sets the
    # visibility attribute of all patches of each histogram and the opacity
    # of the marker itself.
    script = """
    <script type="text/ecmascript">
    <![CDATA[
    var container = %s
    function toggle(oid, attribute, values) {
        /* Toggle the style attribute of an object between two values.
        Parameters
        ----------
        oid : str
        Object identifier.
        attribute : str
        Name of style attribute.
        values : [on state, off state]
        The two values that are switched between.
        */
        var obj = document.getElementById(oid);
        var a = obj.style[attribute];
        a = (a == values[0] || a == "") ? values[1] : values[0];
        obj.style[attribute] = a;
        }
    function toggle_hist(obj) {
        var num = obj.id.slice(-1);
        toggle('leg_patch_' + num, 'opacity', [1, 0.3]);
        toggle('leg_text_' + num, 'opacity', [1, 0.5]);

        var names = container['hist_'+num]

        for (var i=0; i < names.length; i++) {
            toggle(names[i], 'opacity', [1, 0])
        };
        }
    ]]>
    </script>
    """ % json.dumps(hist_patches)
    # Add a transition effect
    css = tree.getchildren()[0][0]
    css.text = css.text + "g {-webkit-transition:opacity 0.4s ease-out;" + \
        "-moz-transition:opacity 0.4s ease-out;}"
    # Insert the script and save to file.
    tree.insert(0, ET.XML(script))
    ET.ElementTree(tree).write("svg_histogram.svg")

以前，您需要在最上面的行上点安装所需的库，然后它成功地保存了带图的SVG文件（您可以读取该文件并在直方图中放大，并且不会得到像素，因为图像用数学函数生成的。）

（显然在我们这个时代）它使用python 3。

然后您可以将SVG图像导入TeX文档中以进行发布呈现。

我希望它会有所帮助。

问候，哈维尔。

在Python中创建出版品质的几何图形

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