Python绘制高斯函数三维曲面：代码实现与效果对比

方予

发布时间：2026-10-13| 2人浏览过

原创

本文介绍如何使用Python的Matplotlib库绘制高斯函数的三维曲面。通过对比MATLAB的实现效果，展示Python代码的具体写法及生成的图形特征，为需要进行科学计算可视化的开发者提供参考。

经网络检索发现，使用Python进行高斯函数三维显示的案例相对较少，这或许是因为其生成的图形视觉效果较为特殊，在精细度和直观性上不如MATLAB呈现的效果。

首先回顾二维高斯函数的数学公式：

在此示例中，标准差σ的值设定为3。

在MATLAB环境下的实现代码如下：

u=[-10:0.1:10];
v=[-10:0.1:10];
[U,V]=meshgrid(u,v);
H=exp(-(U.^2+V.^2)./2/3^2);
mesh(u,v,H); %绘制三维曲面的函数
title('高斯函数曲面');

该代码执行后的显示结果如下：

对图形进行放大处理后，可以看到曲面非常平滑且直观。

以下是Python语言实现的具体代码部分：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import math
import mpl_toolkits.mplot3d

x, y = np.mgrid[-2:2:200j, -2:2:200j]
z=(1/2*math.pi*3**2)*np.exp(-(x**2+y**2)/2*3**2)
ax = plt.subplot(111, projection='3d')
ax.plot_surface(x, y, z, rstride=1, cstride=1, cmap='rainbow', alpha=0.9)#绘面

ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')
plt.show()

Python程序运行后的显示效果如下：