Matplotlib库入门

Matplotlib库介绍

Matliotlib库是Python优秀的数据可视化第三方库。

Matliotlib库的效果见:http://matplotlib.org/gallery.html

Matplotlib库由各种可视化类构成,内部结构复杂,受Matlab启发。

matplotlib.pyplot是绘制各类可视化图形的命令字库,相当于快捷方式。导入方式如下:

import matplotlib.pyplot as plt

范例:使用Matplotlib库绘图

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([3,1,4,5,2])
plt.ylabel("Grade")
plt.savefig('test',dpi=600) #PNG文件
plt.show()

plt.savefig()将输出图形存储为文件,默认PNG格式,可以通过dpi修改输出质量。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([0,2,4,6,8],[3,1,4,5,2])
plt.ylabel("Grade")
plt.axis([-1, 10, 0, 6])
plt.show()

plt.plot(x,y)只有一个输出列表或数组是,参数被当作Y轴,X轴以索引自动生成。当有两个以上参数时,按照X轴和Y轴顺序绘制数据点。plt.axis()指定X轴和Y轴的起始位置。

pyplot的绘图区域

plt.subplot(nrows,ncols,plot_number) 

在全局绘图区域中创建一个分区体系,并定位到一个子绘图区域。

范例:分区域绘图

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
def f(t):
return np.exp(-t) * np.cos(2 * np.pi * t) a = np.arange(0.0, 5.0, 0.02) plt.subplot(211) # 可以将3个参数合并传参
plt.plot(a ,f(a)) plt.subplot(2,1,2)
plt.plot(a, np.cos(2 * np.pi * a),'r--')
plt.show()

pyplot的plot()函数

plt.plot(x, y, format_string, **kwargs)
  • x:X轴数据,列表或数组,可选(绘制多条曲线时,各条曲线的x不能省略)
  • y:Y轴数据,列表或数组
  • format_string:控制曲线的格式字符串(由颜色字符、风格字符和标记字符组成),可选
    颜色字符
    颜色字符 说明 颜色字符 说明
    'b' 蓝色 'm' 洋红色 magenta
    'g' 绿色 'y' 黄色
    'r' 红色 'k' 黑色
    'c' 青绿色 cyan 'w' 白色
    '#008000' RGB某颜色(十六进制色彩) '0.8' 灰度值字符串
    风格字符
    风格字符 说明 风格字符 说明
    '-' 实线 ':' 虚线
    '--' 破折线 '' ' ' 无线条
    '-.' 点划线    
    标记字符
    标记字符 说明 标记字符 说明
    '.' 点标记 's' 实心方形标记
    ',' 像素标记(极小点) 'p' 实心五角标记
    'o' 实心圈标记 '*' 星形标记
    'v' 倒三角标记 'h' 竖六边形标记
    '^' 上三角标记 'H' 横六边形标记
    '>' 右三角标记 '+' 十字标记
    '<' 左三角标记 'x' x标记
    '1' 下花三角标记 'D' 菱形标记
    '2' 上花三角标记 'd' 瘦菱形标记
    '3' 左花三角标记 '|' 垂直线标记
    '4' 右花三角标记    
  • **kwargs:第二组或更多(x, y, format_string)
    • color:控制颜色,color='green'
    • linestyle:线条风格,linestyle='dashed'
    • marker:标记风格,marker='o'
    • markerfacecolor:标记颜色,markerfacecolor='blue'
    • marksize,标记尺寸,markerfacecolor=20

范例:将颜色字符、风格字符和标记字符组合使用

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt a = np.arange(10)
plt.plot(a, a*1.5, a, a*2.5, a, a*3.5, a, a*4.5)
plt.show()
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt a = np.arange(10)
plt.plot(a, a*1.5,'go-', a, a*2.5,'rx', a, a*3.5,'*', a, a*4.5,'b-.')
plt.show()

            

pyplot的中文显示

pyplot并不默认支持中文显示,需要rcParams修改字体实现。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib matplotlib.rcParams['font.family']='SimHei' # 'SimHei'是黑体
plt.plot([3,1,4,5,2])
plt.ylabel("纵轴(值)")
plt.savefig('test',dpi=600)

rcParams的属性

属性 说明
'font.family' 用于显示字体的名字
'font.style' 字体风格,正常'normal'或斜体'italic'
'font.size' 字体大小,整数字号或者'large'、'x-small'

rcParams['font.family']

中文字体 说明
'SimHei' 中文黑体
'Kaiti' 中文楷体
'LiSu' 中文隶书
'FangSong' 中文仿宋
'YouYuan' 中文幼圆
'STSong' 华文宋体
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib matplotlib.rcParams['font.family']='STsong'
matplotlib.rcParams['font.size']=20 a = np.arange(0.0, 5.0, 0.02) plt.xlabel('横轴:时间')
plt.ylabel("纵轴:振幅")
plt.plot(a, np.cos(2*np.pi*a),'r--')
plt.show()


在有中文输出的地方,增加一个属性:fontproperties

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt a = np.arange(0.0, 5.0, 0.02) plt.xlabel('横轴:时间',fontproperties='SimHei',fontsize=20)
plt.ylabel("纵轴:振幅",fontproperties='SimHei',fontsize=20)
plt.plot(a, np.cos(2*np.pi*a),'r--')
plt.show()

pyplot的文本显示函数

函数 说明
plt.xlabel() 对X轴增加文本标签
plt.ylabel() 对Y轴增加文本标签
plt.title() 对图形整体增加文本标签
plt.text() 在任意位置增加文本
plt.annotate() 在图形中增加带箭头的注解

范例:使用上述标签

plt.annotate(s, xy=arrow_crd, xytext=text_crd, arrowprops=dict)
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt a = np.arange(0.0, 5.0, 0.02)
plt.plot(a, np.cos(2*np.pi*a),'r--') plt.xlabel('横轴:时间',fontproperties='SimHei',fontsize=15,color='green')
plt.ylabel("纵轴:振幅",fontproperties='SimHei',fontsize=15)
plt.title(r'正弦波实例$y=cos(2\pi x)$',fontproperties='SimHei',fontsize=25)
plt.annotate(r'$\mu=100$',xy=(2,1),xytext=(3,1.5),arrowprops=dict(facecolor='black',shrink=0.1,width=2))
# plt.annotate() 中'$$'表示使用Latex格式,xy为箭头指向位置,xytext为文本显示位置,facecolor为箭头颜色,shrink为箭头缩进比率,width为箭头宽度。
plt.axis([-1, 6, -2, 2])
plt.grid(True)
plt.show()

pyplot的子绘图区域:plt.subplot2grid()

plt.subplot2grid(GridSpec, CurSpec, colspan=1, rowspan=1)

理念:设定网格,选中网格,确定选中行列区域数量,编号从0开始

  • GridSpec为二元组(m,n),表示将网格分为m行n列
  • CurSpec为二元组(a,b),表示选择第几个网格,索引从0开始
  • colspan和rowspan表示合并几个单元格,默认为1(不合并)
plt.subplot2grid((3,3),(1,0),colspan=2)

GridSpec类

import matplotlib
import matplotlib.gridspec as gridspec matplotlib.rcParams['font.size']=6
gs = gridspec.GridSpec(3,3) ax1 = plt.subplot(gs[0, :])
ax2 = plt.subplot(gs[1, :-1])
ax3 = plt.subplot(gs[1:, -1])
ax4 = plt.subplot(gs[2, 0])
ax5 = plt.subplot(gs[2, 1])

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