完整的python代码实现三维长方体变换

在Python中，我们可以使用`numpy`库来方便地操作三维矩阵，包括旋转和平移等变换。这里是一个简单的例子，展示如何创建一个三维长方体，并进行绕坐标轴的旋转和平移：

import numpy as np

# 创建一个三维长方体
def create_cube(size=1):
    vertices = np.array([
        [-size, -size, -size], [size, -size, -size],
        [size, size, -size], [-size, size, -size],
        [-size, -size, size], [size, -size, size],
        [size, size, size], [-size, size, size]
    ])
    return vertices

# 绕X轴、Y轴和Z轴旋转
def rotate_around_axis(vertices, axis, angle):
    rotation_matrix = {
        'x': np.array([[1, 0, 0], [0, np.cos(angle), -np.sin(angle)], [0, np.sin(angle), np.cos(angle)]]),
        'y': np.array([[np.cos(angle), 0, np.sin(angle)], [0, 1, 0], [-np.sin(angle), 0, np.cos(angle)]]),
        'z': np.array([[np.cos(angle), -np.sin(angle), 0], [np.sin(angle), np.cos(angle), 0], [0, 0, 1]])
    }
    return np.dot(rotation_matrix[axis], vertices)

# 平移
def translate(vertices, displacement):
    return vertices + displacement

# 示例：创建一个长方体并进行旋转和平移
size = 2
vertices = create_cube(size)
initial_vertices = vertices.copy()  # 保存初始位置

# 绕X轴90度
rotated_x = rotate_around_axis(initial_vertices, 'x', np.pi / 2)
print("After X-axis rotation:")
print(rotated_x)

# 再绕Y轴45度
rotated_y = rotate_around_axis(rotated_x, 'y', np.pi / 4)
print("After Y-axis rotation:")
print(rotated_y)

# 最后向右平移5单位
translated = translate(rotated_y, [5, 0, 0])
print("After translation along the x-axis:")
print(translated)