matplotlib绘图的基本操作

转自:Laumians博客园

更简明易懂看Matplotlib Python 画图教程 (莫烦Python)_演讲•公开课_科技_bilibili_哔哩哔哩 https://www.bilibili.com/video/av16378354/#page=1

plt.plot(x,y , fmt)  ：绘制坐标图

plt.boxplot(data, notch, position): 绘制箱形图

plt.bar(left, height, width, bottom) : 绘制条形图

plt.barh(width, bottom, left, height) : 绘制横向条形图

plt.polar(theta, r) : 绘制极坐标图

plt.pie(data, explode) : 绘制饼图

plt.scatter(x, y) :绘制散点图

plt.hist(x, bings, normed) : 绘制直方图

绘制图表的一些基本操作：

tips:如果你向plot()指令提供了一维的数组或列表，那么matplotlib将默认它是一系列的y值，并自动为你生成x的值，默认的x向量从0开始并且具有和y同样的长度。

"""matplotlib绘图的基本操作"""

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 绘制普通图像
x = np.linspace(-2*np.pi, 2*np.pi, 1000)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.cos(2*x)

# 创建figure对象，生成画板  # 参数依次是图名，大小，dpi，背景色，边缘色
plt.figure(num='正余弦函数图', figsize=(10, 6), dpi=120, facecolor='y', edgecolor='g')
    # 在绘制时设置lable, 逗号是必须的
l1 = plt.plot(x, y1, color='red', linestyle='-', linewidth=0.5, label='$sin(x)$')
l2 = plt.plot(x, y2, 'b', label='$cos(x)$')
    # plt.plot(x, y1, 'r--', x, y2, 'b-.', x, y3, 'g') 叠加图 在一个图画出多条不同格式的线
    # 设置坐标轴的取值范围
plt.axis((-6.5, 6.5, -1.1, 1.1))
    # plt.xlim((-6.5, 6.5))
    # plt.ylim((-1.1, 1.1))

# 设置坐标轴的lable
plt.xlabel('X axis')
plt.ylabel('Y axis')
# 设置x坐标轴刻度, 原来为0.25, 修改后为0.5 # plt.xticks(np.linspace(-2*np.pi, 2*np.pi, 9))
# 第一个参数是位置，第二个参数是标签lable，$使字体倾斜，\ 输出空格，\alpha_i输出数学符号α1也可直接alpha
plt.xticks((-2*np.pi, -3*np.pi/2, -np.pi, -np.pi/2, 0, np.pi/2, np.pi, 3*np.pi/2, 2*np.pi),
           ('$-2π$', '$-3π/2$', '$-π$', '$-π/2$', r'$0\ \alpha_i$', 'π/2', 'π', '3π/2', '2π'))
plt.yticks((-1, 0, 1))

# 设置、显示legend
plt.legend(loc='best')  # loc参数设置图例显示的位置

# 设置图表的标题
plt.title('cos&sin')
plt.text(-np.pi, 1, '任意位置添加文字',fontdict={'size': 10, 'color': 'y'})  # text在图中任意位置添加文字，前两个参数是左下角的位置坐标
plt.annotate('max', xy=(0, 1), xytext=(1, 1.05), arrowprops=dict(facecolor='k', shrink=1))  # 注释的地方xy(x,y)和插入文本的地方xytext(x1,y1)

# 移动坐标轴，spines为脊梁，即4个边框
ax = plt.gca()  # gca stands for 'get current axis'
ax.spines['right'].set_color('none')  # 设置右‘脊梁’为无色
ax.spines['top'].set_color('none')  # 设置上‘脊梁’为无色
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')  # 底部‘脊梁’设置为X轴
ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))  # 底部‘脊梁’移动位置，y的data
ax.yaxis.set_ticks_position('left')  # 左部‘脊梁’设置为Y轴
ax.spines['left'].set_position(('data', 0))  # 左部‘脊梁’移动位置，x的data

# 给特殊点做注释，在2π/3的位置给两条函数曲线加一个注释
plt.plot([2*np.pi/3, 2*np.pi/3], [0, np.sin(2*np.pi/3)], 'r--')  # xy是基于xycoords的data
plt.annotate(r'$\sin(\frac{2\pi}{3})=\frac{\sqrt{3}}{2}$', xy=(2*np.pi/3, np.sin(2*np.pi/3)), xycoords='data',
             xytext=(+10, +30), textcoords='offset points', fontsize=12, arrowprops=dict(arrowstyle="->",
             connectionstyle="arc3,rad=.2"))  # +10，+30表示基于xy加10，加30，textcoords='offset points'代表基于xy
plt.scatter([2*np.pi/3], [np.sin(2*np.pi/3)], 40, 'r')  # 绘制点x,y,大小，颜色
plt.plot([2*np.pi/3, 2*np.pi/3], [0, np.cos(2*np.pi/3)], 'b--')
plt.annotate(r'$\cos(\frac{2\pi}{3})=-\frac{1}{2}$', xy=(2*np.pi/3, np.cos(2*np.pi/3)), xycoords='data',
             xytext=(-90, -50), textcoords='offset points', fontsize=12, arrowprops=dict(arrowstyle="->",
             connectionstyle="arc3,rad=.2"))  # arrowprops设置指示线的格式,connectionstyle设置线的角度，弧度
plt.scatter([2*np.pi/3], [np.cos(2*np.pi/3)], 40, 'b')
plt.show()

以下参考自 Python--matplotlib绘图可视化知识点整理 - michael翔的IT私房菜 - SegmentFault https://segmentfault.com/a/1190000005104723

线条风格linestyle	描述
'-'	实线	':'	虚线
'--'	破折线	'None',  ' ',  ''	什么都不画
'-.'	点划线

线条标记maker	描述
'o'	圆圈	'.'	点
'D'	菱形	's'	正方形
'h'	六边形1	'*'	星号
'H'	六边形2	'd'	小菱形
'_'	水平线	'v'	一角朝下的三角形
'8'	八边形	'<'	一角朝左的三角形
'p'	五边形	'>'	一角朝右的三角形
','	像素	'^'	一角朝上的三角形
'+'	加号	'\’	竖线
'None','',' '	无	'x'	X

颜色

可以通过调用matplotlib.pyplot.colors()得到matplotlib支持的所有颜色。

别名	颜色	别名	颜色
b	蓝色	g	绿色
r	红色	y	黄色
c	青色	k	黑色
m	洋红色	w	白色

如果这两种颜色不够用，还可以通过两种其他方式来定义颜色值：

• 使用HTML十六进制字符串 color='eeefff' 使用合法的HTML颜色名字（'red','chartreuse'等）。

• 也可以传入一个归一化到[0,1]的RGB元祖。 color=(0.3,0.3,0.4)

很多方法可以介绍颜色参数，如title()。

plt.tilte('Title in a custom color',color='#123456'）

背景色

通过向如matplotlib.pyplot.axes()或者matplotlib.pyplot.subplot()这样的方法提供一个axisbg参数，可以指定坐标这的背景色。

subplot(111,axisbg=(0.1843,0.3098,0.3098)

标题title matplotlib命令与格式：标题(title),标注(annotate),文字说明(text) - CSDN博客 http://blog.csdn.net/helunqu2017/article/details/78659490

(1)title常用参数

fontsize设置字体大小，默认12，可选参数 ['xx-small', 'x-small', 'small', 'medium', 'large','x-large', 'xx-large']

fontweight设置字体粗细，可选参数 ['light', 'normal', 'medium', 'semibold', 'bold', 'heavy', 'black']

fontstyle设置字体类型，可选参数[ 'normal' | 'italic' | 'oblique' ]，italic斜体，oblique倾斜

verticalalignment设置水平对齐方式 ，可选参数 ： 'center' , 'top' , 'bottom' ,'baseline' 

horizontalalignment设置垂直对齐方式，可选参数：left,right,center

rotation(旋转角度)可选参数为:vertical,horizontal 也可以为数字

alpha透明度，参数值0至1之间

backgroundcolor标题背景颜色

bbox给标题增加外框 ，常用参数如下：

• boxstyle方框外形
• facecolor(简写fc)背景颜色
• edgecolor(简写ec)边框线条颜色
• edgewidth边框线条大小

(2)title例子

plt.title('Interesting Graph',fontsize='large'，fontweight='bold') 设置字体大小与格式

plt.title('Interesting Graph',color='blue') 设置字体颜色

plt.title('Interesting Graph',loc ='left') 设置字体位置

plt.title('Interesting Graph',verticalalignment='bottom') 设置垂直对齐方式

plt.title('Interesting Graph',rotation=45) 设置字体旋转角度

plt.title('Interesting',bbox=dict(facecolor='g', edgecolor='blue', alpha=0.65 )) 标题边框

面向对象api例子：

import matplotlib.pyplot as plt

x=[1,2,3,4,5]

y=[3,6,7,9,2]

fig,ax=plt.subplots(1,1)

ax.plot(x,y,label='trend')

ax.set_title('title test',fontsize=12,color='r')

plt.show()</span>

plt.annotate()文本注释

在数据可视化的过程中，图片中的文字经常被用来注释图中的一些特征。使用annotate()方法可以很方便地添加此类注释。在使用annotate时，要考虑两个点的坐标：被注释的地方xy(x, y)和插入文本的地方xytext(x, y)， 见以上程序。

(1)annotate语法说明 ：annotate(s='str' ,xy=(x,y) ,xytext=(l1,l2) ,..)

s 为注释文本内容 
xy 为被注释的坐标点
xytext 为注释文字的坐标位置
xycoords 参数如下:

• figure points          points from the lower left of the figure 点在图左下方
• figure pixels          pixels from the lower left of the figure 图左下角的像素
• figure fraction       fraction of figure from lower left 左下角数字部分
• axes points           points from lower left corner of axes 从左下角点的坐标
• axes pixels           pixels from lower left corner of axes 从左下角的像素坐标
• axes fraction        fraction of axes from lower left 左下角部分
• data                     use the coordinate system of the object being annotated(default) 使用的坐标系统被注释的对象（默认）
• polar(theta,r)       if not native ‘data’ coordinates t

extcoords 设置注释文字偏移量

         | 参数 | 坐标系 | 

         | 'figure points' | 距离图形左下角的点数量 | 

         | 'figure pixels' | 距离图形左下角的像素数量 | 

         | 'figure fraction' | 0,0 是图形左下角，1,1 是右上角 | 

         | 'axes points' | 距离轴域左下角的点数量 | 

         | 'axes pixels' | 距离轴域左下角的像素数量 | 

         | 'axes fraction' | 0,0 是轴域左下角，1,1 是右上角 | 

         | 'data' | 使用轴域数据坐标系 |

arrowprops  #箭头参数,参数类型为字典dict

• width           the width of the arrow in points                              点箭头的宽度
• headwidth   the width of the base of the arrow head in points  在点的箭头底座的宽度
• headlength  the length of the arrow head in points                   点箭头的长度
• shrink          fraction of total length to ‘shrink’ from both ends  总长度为分数“缩水”从两端
• facecolor     箭头颜色

bbox给标题增加外框 ，常用参数如下：

• boxstyle方框外形
• facecolor(简写fc)背景颜色
• edgecolor(简写ec)边框线条颜色
• edgewidth边框线条大小

bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.5', fc='yellow', ec='k',lw=1 ,alpha=0.5)  #fc为facecolor,ec为edgecolor,lw为lineweight

(2)案例

1. import matplotlib.pyplot as plt
2. import numpy as np
3. x = np.arange(0, 6)
4. y = x * x
5. plt.plot(x, y, marker='o')
6. for xy in zip(x, y):
7. plt.annotate("(%s,%s)" % xy, xy=xy, xytext=(-20, 10), textcoords='offset points')
8. plt.show()

1. <span style="font-size:14px;">plt.annotate('local max', xy=(2, 1), xytext=(3, 1.5),arrowprops=dict(facecolor='black', shrink=0.05))</span>

移动坐标系（Spines）

Spines 是连接轴刻度标记的线，是轴的边界，而且标明了数据区域的边界，可以被放置在任意位置。我们想要spines 置于中间。因为有四个spine（上下左右），我们将要通过设置颜色（无）丢弃上面和右侧的部分， 进而移动下面和左边的线到坐标0（数据空间）。 代码见上

text设置文字说明

(1)text语法说明

text(x,y,string,fontsize=15,verticalalignment="top",horizontalalignment="right")

x,y:表示坐标值上的值
string:表示说明文字
fontsize:表示字体大小
verticalalignment：垂直对齐方式 ，参数：[ ‘center’ | ‘top’ | ‘bottom’ | ‘baseline’ ]
horizontalalignment：水平对齐方式 ，参数：[ ‘center’ | ‘right’ | ‘left’ ]
xycoords选择指定的坐标轴系统:

• figure points          points from the lower left of the figure 点在图左下方
• figure pixels          pixels from the lower left of the figure 图左下角的像素
• figure fraction       fraction of figure from lower left 左下角数字部分
• axes points           points from lower left corner of axes 从左下角点的坐标
• axes pixels           pixels from lower left corner of axes 从左下角的像素坐标
• axes fraction        fraction of axes from lower left 左下角部分
• data                     use the coordinate system of the object being annotated(default) 使用的坐标系统被注释的对象（默认）
• polar(theta,r)       if not native ‘data’ coordinates t

arrowprops  #箭头参数,参数类型为字典dict

• width           the width of the arrow in points                              点箭头的宽度
• headwidth   the width of the base of the arrow head in points  在点的箭头底座的宽度
• headlength  the length of the arrow head in points                   点箭头的长度
• shrink          fraction of total length to ‘shrink’ from both ends  总长度为分数“缩水”从两端
• facecolor     箭头颜色

bbox给标题增加外框 ，常用参数如下：

• boxstyle方框外形
• facecolor(简写fc)背景颜色
• edgecolor(简写ec)边框线条颜色
• edgewidth边框线条大小

bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.5', fc='yellow', ec='k',lw=1 ,alpha=0.5)  #fc为facecolor,ec为edgecolor,lw为lineweight

(2)案例

文字格式与位置：

1. import matplotlib.pyplot as plt
2. fig = plt.figure()
3. plt.axis([0, 10, 0, 10])
4. t = "This is a really long string that I'd rather have wrapped so that it"\
5. " doesn't go outside of the figure, but if it's long enough it will go"\
6. " off the top or bottom!"
7. plt.text(4, 1, t, ha='left', rotation=15, wrap=True)
8. plt.text(6, 5, t, ha='left', rotation=15, wrap=True)
9. plt.text(5, 5, t, ha='right', rotation=-15, wrap=True)
10. plt.text(5, 10, t, fontsize=18, style='oblique', ha='center',va='top',wrap=True)
11. plt.text(3, 4, t, family='serif', style='italic', ha='right', wrap=True)
12. plt.text(-1, 0, t, ha='left', rotation=-15, wrap=True)
13. plt.show()

花式文本框:

1. import matplotlib.pyplot as plt
2. plt.text(0.6, 0.5, "test", size=50, rotation=30.,ha="center", va="center",bbox=dict(boxstyle="round",ec=(1., 0.5, 0.5),fc=(1., 0.8, 0.8),))
3. plt.text(0.5, 0.4, "test", size=50, rotation=-30.,ha="right", va="top",bbox=dict(boxstyle="square",ec=(1., 0.5, 0.5),fc=(1., 0.8, 0.8),))
4. plt.draw()
5. plt.show()

数学公式:

1. plt.title(r'αi>βiαi>βi

   ', fontsize=20)

2. plt.text(1, -0.6, r'∑∞i=0xi∑i=0∞xi

   ', fontsize=20)

3. plt.text(0.6, 0.6, r'Asin(2ωt)Asin(2ωt)

   ',fontsize=20)