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如何使用 tikz 绘制小三角形网格？

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如何使用 tikz 绘制小三角形网格？

我的问题很简单，但我找不到任何答案。

如何使用 tikz 绘制一个小的三角形网格（4-5）三角形并标记每个节点和三角形面？

这是我想要重新创建的图表（但每个节点和三角形面的三角形和标签较少）。

在此处输入图片描述

让我明确一点，我并不是想生成网格或读取网格文件。我只是想制作一个带有 4-5 个带标签的三角形的简单图表。

答案1

我是初学者tikz，刚刚开发了这个，所以它不是很漂亮。我还添加了很多诊断文本，以帮助您理解我的逻辑。

它需要一个提供节点编号及其坐标的节点文件。

元素文件给出了元素编号和构成元素连通性的节点。无论它们是三角形、四边形还是其他形状，都没关系。

\drawmesh在 a 内部使用的宏tikzpicture创建 s 字符串\draw以制定网格。注意数字、坐标、元素连接都存储在可访问、可扩展的数组\noddat[row,col]和 中\eledat[row,col]。

已编辑以添加宏\labelnodes。

已编辑以添加宏\labelelements。

已编辑以允许任何一个文件输入或手动输入节点和元素数据。文件输入方法如下：

\begin{filecontents*}{nodedata.dat}
1  0.000  0.000
2  1.000  0.000
3  2.000  0.500
4  0.000  1.000
5  1.000  1.000
6  1.750  1.300
7  2.700  0.800
8  2.300  1.700
\end{filecontents*}
\begin{filecontents*}{elementdata.dat}
1  1  2  5
2  5  4  1
3  2  3  6
4  6  5  2
5  3  7  8  6
\end{filecontents*}
\readmesh{nodedata.dat}{elementdata.dat}

手动输入的方法如下：

\def\nodedata{1 0.000 0.000,2 1.000 0.000,3 2.000 0.500,
4 0.000 1.000,5 1.000 1.000,6 1.750 1.300,7 2.700 0.800,8 2.300 1.700}
\def\elementdata{1 1 2 5,2 5 4 1,3 2 3 6,4 6 5 2,5 3 7 8 6}
\readmesh{}{}

编辑以允许多种外观\labelnode选择

已编辑，允许节点和元素使用 LaTeX 样式标签，而不仅仅是数字。

妇女权利委员会：

\documentclass{article}
\usepackage{tikz,listofitems,readarray,filecontents}
\usetikzlibrary{calc}
\begin{filecontents*}{nodedata.dat}
1  0.000  0.000
2  1.000  0.000
3  2.000  0.500
4  0.000  1.000
5  1.000  1.000
6  1.750  1.300
7  2.700  0.800
n_8  2.300  1.700
\end{filecontents*}
\begin{filecontents*}{elementdata.dat}
E_1  1  2  5
2  5  4  1
3  2  3  6
4  6  5  2
5  3  7  n_8  6
\end{filecontents*}

\newcommand\coord[2][]{%
  \edef\comparenode{#2}%
  \foreachitem\zzz\in\noddat[]{%
    \edef\testnode{\noddat[\zzzcnt,1]}%
    \ifx\testnode\comparenode
      \xaddtomacro\tmp{(\noddat[\zzzcnt,2]#1,\noddat[\zzzcnt,3]#1)}\fi
  }%
}

\makeatletter\let\addtomacro\g@addto@macro\makeatother
\newcommand\xaddtomacro[2]{%
  \edef\xtmp{#2}%
  \expandafter\addtomacro\expandafter#1\expandafter{\xtmp}%
}

\newcommand\drawmesh[1][\draw]{%
  \def\tmp{}%
  \foreachitem\z\in\eledat[]{%
    \addtomacro\tmp{#1}%
    \foreachitem\zz\in\eledat[\zcnt]{%
      \ifnum\zzcnt=1\relax\else
        \ifnum\zzcnt<\listlen\eledat[\zcnt]\relax
          \ifnum\zzcnt=2\relax\coord{\zz}\fi
          \addtomacro\tmp{--}%
          \coord{\eledat[\zcnt,\the\numexpr\zzcnt+1\relax]}%
        \else
          \addtomacro\tmp{--}%
          \coord{\eledat[\zcnt,2]}%
        \fi
      \fi
    }%
    \addtomacro\tmp{;}%
  }%
  \tmp%
}

\newcommand\labelnodes[1][\node at]{%
  \foreachitem\z\in\noddat[]{%
    #1 (\noddat[\zcnt,2],\noddat[\zcnt,3]){%
%% ALTERNATIVE 1
%      \textcolor{red}{$\noddat[\zcnt,1]$}};
%% ALTERNATIVE 2
      \fboxsep=0pt\relax
      \colorbox{white}{\color{red}$\noddat[\zcnt,1]$}};
%%
  }%
}

\newcommand\labelelements[1][\node at]{%
  \foreachitem\z\in\eledat[]{%
    \def\tmp{#1 }%
    \addtomacro\tmp{($}
    \foreachitem\zz\in\eledat[\zcnt]{%
      \ifnum\zzcnt=1\relax\else
        \ifnum\zzcnt=2\relax\else\addtomacro\tmp{ + }\fi%
        \coord[{/\the\numexpr\listlen\eledat[\zcnt]-1\relax}]{%
          \eledat[\zcnt,\zzcnt]}%
      \fi
    }%
    \addtomacro\tmp{$)}%
    \xaddtomacro\tmp{{\noexpand\textcolor{blue!70!green}{$\eledat[\zcnt,1]$}};}%
   \tmp
  }%
}

\newcommand\readmesh[2]{%
  \ignoreemptyitems%
  \readarraysepchar{,}%
  \ifx\relax#1\relax\else\readdef{#1}\nodedata\fi
  \ifx\relax#2\relax\else\readdef{#2}\elementdata\fi
  \setsepchar{,/ }%
  \readlist*\noddat{\nodedata}%
  \readlist*\eledat{\elementdata}%
}
\begin{document}
%% FILE INPUT
\readmesh{nodedata.dat}{elementdata.dat}

%% OR MANUAL INPUT
%\def\nodedata{1 0.000 0.000,2 1.000 0.000,3 2.000 0.500,
%4 0.000 1.000,5 1.000 1.000,6 1.750 1.300,7 2.700 0.800,n_8 2.300 1.700}
%\def\elementdata{E_1 1 2 5,2 5 4 1,3 2 3 6,4 6 5 2,5 3 7 n_8 6}
%\readmesh{}{}

Selected data extracts: \eledat[3,3], \noddat[3,3]

Segment list in terms of node numbers:\\
\foreachitem\z\in\eledat[]{%
  Element $\eledat[\zcnt,1]$:
  \foreachitem\zz\in\eledat[\zcnt]{%
    \ifnum\zzcnt=1\relax\else
      \ifnum\zzcnt<\listlen\eledat[\zcnt]\relax
        $\zz$--$\eledat[\zcnt,\the\numexpr\zzcnt+1\relax]$,
      \else
        $\zz$--$\eledat[\zcnt,2]$
      \fi
    \fi
  }%
  \\
}

Segment list in terms of node coordinates:\\
\drawmesh[draw]

\begin{figure}[ht]
\centering
\begin{tikzpicture}[scale=1.5]
  \drawmesh
  \labelnodes
  \labelelements
\end{tikzpicture}
\caption{A finite element mesh}
\end{figure}
\end{document}

在此处输入图片描述

如果不包含所有诊断内容，并选择手动输入文件作为输入模式，代码会更加精简

\documentclass{article}
\usepackage{tikz,listofitems,readarray}
\usetikzlibrary{calc}
\newcommand\coord[2][]{%
  \edef\comparenode{#2}%
  \foreachitem\zzz\in\noddat[]{%
    \edef\testnode{\noddat[\zzzcnt,1]}%
    \ifx\testnode\comparenode
      \xaddtomacro\tmp{(\noddat[\zzzcnt,2]#1,\noddat[\zzzcnt,3]#1)}\fi
  }%
}
\makeatletter\let\addtomacro\g@addto@macro\makeatother
\newcommand\xaddtomacro[2]{%
  \edef\xtmp{#2}%
  \expandafter\addtomacro\expandafter#1\expandafter{\xtmp}%
}
\newcommand\drawmesh[1][\draw]{%
  \def\tmp{}%
  \foreachitem\z\in\eledat[]{%
    \addtomacro\tmp{#1}%
    \foreachitem\zz\in\eledat[\zcnt]{%
      \ifnum\zzcnt=1\relax\else
        \ifnum\zzcnt<\listlen\eledat[\zcnt]\relax
          \ifnum\zzcnt=2\relax\coord{\zz}\fi
          \addtomacro\tmp{--}%
          \coord{\eledat[\zcnt,\the\numexpr\zzcnt+1\relax]}%
        \else
          \addtomacro\tmp{--}%
          \coord{\eledat[\zcnt,2]}%
        \fi
      \fi
    }%
    \addtomacro\tmp{;}%
  }%
  \tmp%
}
\newcommand\labelnodes[1][\node at]{%
  \foreachitem\z\in\noddat[]{%
    #1 (\noddat[\zcnt,2],\noddat[\zcnt,3]){%
      \fboxsep=0pt\relax
      \colorbox{white}{\color{red}$\noddat[\zcnt,1]$}};
  }%
}
\newcommand\labelelements[1][\node at]{%
  \foreachitem\z\in\eledat[]{%
    \def\tmp{#1 }%
    \addtomacro\tmp{($}
    \foreachitem\zz\in\eledat[\zcnt]{%
      \ifnum\zzcnt=1\relax\else
        \ifnum\zzcnt=2\relax\else\addtomacro\tmp{ + }\fi%
        \coord[{/\the\numexpr\listlen\eledat[\zcnt]-1\relax}]{%
          \eledat[\zcnt,\zzcnt]}%
      \fi
    }%
    \addtomacro\tmp{$)}%
    \xaddtomacro\tmp{{\noexpand\textcolor{blue!70!green}{$\eledat[\zcnt,1]$}};}%
   \tmp
  }%
}
\newcommand\readmesh[2]{%
  \ignoreemptyitems%
  \readarraysepchar{,}%
  \ifx\relax#1\relax\else\readdef{#1}\nodedata\fi
  \ifx\relax#2\relax\else\readdef{#2}\elementdata\fi
  \setsepchar{,/ }%
  \readlist*\noddat{\nodedata}%
  \readlist*\eledat{\elementdata}%
}
\begin{document}
\def\nodedata{1 0.000 0.000,2 1.000 0.000,3 2.000 0.500,
4 0.000 1.000,5 1.000 1.000,6 1.750 1.300,7 2.700 0.800,n_8 2.300 1.700}
\def\elementdata{E_1 1 2 5,2 5 4 1,3 2 3 6,4 6 5 2,5 3 7 n_8 6}
\readmesh{}{}
\begin{figure}[ht]
\centering
\begin{tikzpicture}[scale=1.5]
  \drawmesh
  \labelnodes
  \labelelements
\end{tikzpicture}
\caption{A finite element mesh}
\end{figure}
\end{document}

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