import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from scipy.interpolate import griddata

# x, y, z をそれぞれ1次元配列やリストに格納してしまった！
x = []
y = []
z = []
for i in range(-10, 10):
    for j in range(-10, 10):
        x.append(j)
        y.append(i)
        z.append(i ** 2 + j ** 2)

# そのままプロットしようとしてエラー！
# plt.contourf(x, y, z)  # --> TypeError: Input z must be a 2D array.

# そういうときは、scipy.interpolate.griddata() でサンプリングしなおしましょう。
x_new, y_new = np.meshgrid(np.unique(x), np.unique(y))
z_new = griddata((x, y), z, (x_new, y_new))

# これでちゃんと描画できます
ax = Axes3D(plt.figure())
ax.plot_surface(x_new, y_new, z_new)
plt.show()