边学边做Manim中的线

Manim的线其实都是线段，绘制线只要提供两个点的坐标，Manim中的线主要分为以下几类，涵盖直线、带箭头的线、虚线及特殊类型线，下面我们逐一的进行分析，篇幅有点长，多看几遍，记得收藏。

1.线的一般表达式

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Line(
    start: Sequence[float] = LEFT,
    end: Sequence[float] = RIGHT,
    path_arc: float = 0,
    angle=PI/4,
    color: Color = WHITE,
    stroke_width: float = DEFAULT_STROKE_WIDTH,
    stroke_opacity: float = 1.0,
    buff: float = 0,
    line_cap: np.ndarray = np.array([0, 0, 0]),
    joint_type: str = "auto",
    line_func: Callable[[np.ndarray, np.ndarray], np.ndarray] = straight_line,
    **kwargs
)

2.参数分析：

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start: Sequence[float] = LEFT  # 起点，默认 [-1, 0, 0]
end: Sequence[float] = RIGHT   # 终点，默认 [1, 0, 0]
# 使线弯曲（创建圆弧线）
path_arc: float = 0  # 弧度值，0表示直线，PI/2表示90度圆弧
angle=PI/4,        # 弧度角度，正值向上弯曲，负值向下弯曲，和上面的参数二选一使用
# 缓冲区（端点留空）
buff: float = 0  # 在线段两端添加空白空间
color: Color = WHITE  # 颜色
stroke_width: float = DEFAULT_STROKE_WIDTH  # 线宽（默认4）
stroke_opacity: float = 1.0  # 不透明度（0-1）
# 线帽样式
line_cap: np.ndarray = np.array([0, 0, 0])  # 端点样式
# 连接点类型
joint_type: str = "auto"  # "round", "bevel", "miter", "auto"
# 自定义线函数
line_func: Callable = straight_line  # 自定义线生成函数
# 继承的常用 kwargs
# 从 VMobject 继承的属性
sheen_factor: float = 0.0  # 光泽效果
sheen_direction: np.ndarray = UL  # 光泽方向
# 从 Mobject 继承的属性
z_index: int = 0  # z轴索引

3.常见的线

3.1直线（Line）

通过两个点绘制普通直线，支持设置颜色和线宽。例如：

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from manim import *

class CreateLine(Scene):
    def construct(self):
        l = Line([-2,1,0], [3,1,0], color=RED, stroke_width=5)
        text = Text("任意类型的直线").next_to(l,DOWN,buff=2)
        self.play(Create(l),Create(text))
        self.wait(2)

输出效果如下

3.2.带箭头的线（Arrow）

通过两个点绘制带单向箭头的线，适用于指示方向，例如：

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from manim import *

class CreateArrow(Scene):
    def construct(self):
        l = Arrow([-2,1,0], [3,1,0], color=RED, stroke_width=5)
        text = Text("带箭头的直线").next_to(l,DOWN,buff=2)
        self.play(Create(l),Create(text))
        self.wait(2)

演示的效果如下

3.3.虚线（DashedLine）

在Line基础上添加虚线效果，需设置dash_length（每小段长度）和dashed_ratio（疏密比例），例如：

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from manim import *

class CreateDashedLine(Scene):
    def construct(self):
        l = DashedLine([-2,1,0], [3,1,0], color=RED, dash_length=1, dashed_ratio=2)
        text = Text("任意类型的虚线").next_to(l,DOWN,buff=2)
        self.play(Create(l),Create(text))
        self.wait(2)

显示的效果如下

3.4切线（TangentLine）

根据几何体（如圆）绘制切线，需指定几何体对象、方向角度及长度，例如：

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from manim import *

class CreateTangentLine(Scene):
    def construct(self):
        c = Circle()  # 创建圆
        t = TangentLine(c, alpha=1, length=2)  # 创建切线
        text = Text("圆的一条切线").next_to(c, DOWN, buff=0.5)
        self.play(Create(c), Create(t), Write(text))
        self.wait(2)

参数 ：vmob（几何体）、alpha（方向）、length（长度），演示的效果如下

3.5.数轴

数轴是最常见的直线，规定了原点、正方向和单位长度的直线叫做数轴，下面我们来看数轴。

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from manim import *

class NumberLineComplete(Scene):
    def construct(self):
        # 完整参数示例
        number_line = NumberLine(
            x_range=[-3.5, 3.5, 1],      # 范围：从-3到3，间隔1
            length=8,                # 长度：8个单位
            include_numbers=True,    # 显示数字
            include_ticks=True,      # 显示刻度
            label_direction=DOWN,    # 数字方向
            color=BLUE,              # 颜色
            stroke_width=3           # 线宽
        ).add_tip()  # 添加箭头        
        text = Text("完整参数数轴").next_to(number_line, DOWN,buff=2)        
        self.play(Create(number_line), Write(text))
        self.wait(2)

下面是演示的效果

3.6.带双箭头的线

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from manim import *

class DoubleArrowLine(Scene):
    def construct(self):
        # 创建线
        line = Line([-2, 1, 0], [3, 1, 0], color=RED)        
        # 添加箭头
        line.add_tip()
        line.add_tip(at_start=True)
        text = Text("带双箭头的直线").next_to(line, DOWN, buff=2)           
        self.play(Create(line), Write(text))
        self.wait(2)

从上面的代码我们不难看出，带有双箭头的直线，使用一般的直线添加了箭头制作的，.add_tip（）添加箭头的参数，只有一个at_start=True

3.7.带弧度的线

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from manim import *

class CreateCurvedLine(Scene):
    def construct(self):
        # 使用 ArcBetweenPoints 替代 Line
        curve = ArcBetweenPoints(
            start=[-2, 1, 0],  # 起点（与原 Line 相同）
            end=[3, 1, 0],     # 终点（与原 Line 相同）
            angle=PI/4,        # 弧度角度，正值向上弯曲，负值向下弯曲
            color=RED,
            stroke_width=5
        )
        
        text = Text("带弧度的线").next_to(curve, DOWN, buff=2)
        self.play(Create(curve), Create(text))
        self.wait(2)

显示的效果

在这里重复一段代码，使用的参数不同，谁然都是表示的带有一定弯曲的直线，

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from manim import *

class DifferentCurves(Scene):
    def construct(self):
        # 向上弯曲
        curve1 = Line([-3, 2, 0], [3, 2, 0], path_arc=PI/2, color=RED)
        label1 = Text("向上弯曲 (π/2)", font_size=24).next_to(curve1, UP)
        
        # 轻微弯曲
        curve2 = Line([-3, 0, 0], [3, 0, 0], path_arc=PI/6, color=BLUE)
        label2 = Text("轻微弯曲 (π/6)", font_size=24).next_to(curve2, UP)
        
        # 向下弯曲
        curve3 = Line([-3, -2, 0], [3, -2, 0], path_arc=-PI/3, color=GREEN)
        label3 = Text("向下弯曲 (-π/3)", font_size=24).next_to(curve3, DOWN)
        
        self.play(Create(curve1), Write(label1))
        self.play(Create(curve2), Write(label2))
        self.play(Create(curve3), Write(label3))
        self.wait(2)

总结 ：从上面的图标中，我们不难看出Manim的线类通过继承Line模块扩展，支持直线、带箭头线、虚线等基础类型，并提供切线、向量等特殊功能。绘制时需根据需求选择合适类，并通过参数调整样式。至于圆的切线问题，我们还会做专门的介绍。