python_matplotlib基礎教程

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Matplotlib 教程 Matplotlib 是 Python 的繪圖庫,它能讓使用者很輕鬆地將數據圖形化,並且提供多樣化的輸出格式。 Matplotlib 可以用來繪製各種靜態,動態,互動式的圖表。 Matplotlib 是一個非常強大的 Python 畫圖工具,我們可以使用該工具將很多數據通 ...


 

Matplotlib 教程

  Matplotlib 是 Python 的繪圖庫,它能讓使用者很輕鬆地將數據圖形化,並且提供多樣化的輸出格式。

  Matplotlib 可以用來繪製各種靜態,動態,互動式的圖表。

  Matplotlib 是一個非常強大的 Python 畫圖工具,我們可以使用該工具將很多數據通過圖表的形式更直觀的呈現出來。

  Matplotlib 可以繪製線圖、散點圖、等高線圖、條形圖、柱狀圖、3D 圖形、甚至是圖形動畫等等。

  安裝 matplotlib 庫:

python3 -m pip install -U matplotlib

一、Matplotlib Pyplot

  Pyplot 是 Matplotlib 的子庫,提供了和 MATLAB 類似的繪圖 API。

  Pyplot 是常用的繪圖模塊,能很方便讓用戶繪製 2D 圖表

  Pyplot 包含一系列繪圖函數的相關函數,每個函數會對當前的圖像進行一些修改,例如:給圖像加上標記,生新的圖像,在圖像中產生新的繪圖區域等等。

  plot() 用於畫圖它可以繪製點和線,語法格式如下:

# 畫單條線
plot([x], y, [fmt], *, data=None, **kwargs)
# 畫多條線
plot([x], y, [fmt], [x2], y2, [fmt2], ..., **kwargs)
參數說明: x, y:點或線的節點,x 為 x 軸數據,y 為 y 軸數據,數據可以列表或數組。 fmt:可選,定義基本格式(如顏色、標記和線條樣式)。 **kwargs:可選,用在二維平面圖上,設置指定屬性,如標簽,線的寬度等。

 

二、Matplotlib 繪圖標記

繪圖過程如果我們想要給坐標自定義一些不一樣的標記,就可以使用 plot() 方法的 marker 參數來定義。

  1、marker 可以定義的符號如下

標記符號描述
"." m00
"," m01 像素點
"o" m02 實心圓
"v" m03 下三角
"^" m04 上三角
"<" m05 左三角
">" m06 右三角
"1" m07 下三叉
"2" m08 上三叉
"3" m09 左三叉
"4" m10 右三叉
"8" m11 八角形
"s" m12 正方形
"p" m13 五邊形
"P" m23 加號(填充)
"*" m14 星號
"h" m15 六邊形 1
"H" m16 六邊形 2
"+" m17 加號
"x" m18 乘號 x
"X" m24 乘號 x (填充)
"D" m19 菱形
"d" m20 瘦菱形
"|" m21 豎線
"_" m22 橫線
0 (TICKLEFT) m25 左橫線
1 (TICKRIGHT) m26 右橫線
2 (TICKUP) m27 上豎線
3 (TICKDOWN) m28 下豎線
4 (CARETLEFT) m29 左箭頭
5 (CARETRIGHT) m30 右箭頭
6 (CARETUP) m31 上箭頭
7 (CARETDOWN) m32 下箭頭
8 (CARETLEFTBASE) m33 左箭頭 (中間點為基準)
9 (CARETRIGHTBASE) m34 右箭頭 (中間點為基準)
10 (CARETUPBASE) m35 上箭頭 (中間點為基準)
11 (CARETDOWNBASE) m36 下箭頭 (中間點為基準)
"None", " " or ""   沒有任何標記
'$...$' m37 渲染指定的字元。例如 "$f$" 以字母 f 為標記。

  2、線類型:線的類型可以使用 linestyle 參數來定義,簡寫為 ls

        '‐' 實線,'‐‐' 破折線,'‐.' 點劃線,':' 虛線。

    線的顏色可以使用 color 參數來定義,

 

    線的寬度可以使用 linewidth 參數來定義,簡寫為 lw,值可以是浮點數,如:12.05.67 等。  

  3、fmt 參數:fmt 參數定義了基本格式,如標記、線條樣式和顏色。


      #fmt = '[marker][line][color]'

import
matplotlib.pyplot as plt import numpy as np ypoints = np.array([6, 2, 13, 10]) plt.plot(ypoints, 'o:r') plt.show()

   4、使用 xlabel() 和 ylabel() 方法來設置 x 軸和 y 軸的標簽

    5、使用 title() 方法來設置標題

   6、使用 pyplot 中的 grid() 方法來設置圖表中的網格線

    grid() 方法語法格式如下:

matplotlib.pyplot.grid(b=None, which='major', axis='both', )

  參數說明:

  • b:可選,預設為 None,可以設置布爾值,true 為顯示網格線,false 為不顯示,如果設置 **kwargs 參數,則值為 true。
  • which:可選,可選值有 'major'、'minor' 和 'both',預設為 'major',表示應用更改的網格線。
  • axis:可選,設置顯示哪個方向的網格線,可以是取 'both'(預設),'x' 或 'y',分別表示兩個方向,x 軸方向或 y 軸方向。
  • **kwargs:可選,設置網格樣式,可以是 color='r', linestyle='-' 和 linewidth=2,分別表示網格線的顏色,樣式和寬度。

  

三、折線圖

  使用 pyplot 中的 plot()方法來繪製散點圖。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt



y = np.array([1,3,4,6,7,9,11,5,8])
y2 = np.array([16,18,15,8,5,11,12])

plt.plot(y,'*:b',linestyle= '-.',linewidth='1')
plt.xlabel('Xname')#設置x軸名字
plt.ylabel('Yname')
plt.title('title')#設置標題 
plt.grid(color = 'r', linestyle = '--', linewidth = 0.5)#設置網格線
plt.show()#顯示

 

四、散點圖

  使用 pyplot 中的 scatter() 方法來繪製散點圖。

  scatter() 方法語法格式如下:

matplotlib.pyplot.scatter(x, y, s=None, c=None, marker=None, cmap=None, norm=None, 
vmin=None, vmax=None, alpha=None, linewidths=None,
 *, edgecolors=None, plotnonfinite=False, data=None, **kwargs)

  參數說明:

x,y:長度相同的數組,也就是我們即將繪製散點圖的數據點,輸入數據。

s:點的大小,預設 20,也可以是個數組,數組每個參數為對應點的大小。

c:點的顏色,預設藍色 'b',也可以是個 RGB 或 RGBA 二維行數組。

marker:點的樣式,預設小圓圈 'o'。

cmap:Colormap,預設 None,標量或者是一個 colormap 的名字,只有 c 是一個浮點數數組的時才使用。如果沒有申明就是 image.cmap。

norm:Normalize,預設 None,數據亮度在 0-1 之間,只有 c 是一個浮點數的數組的時才使用。

vmin,vmax::亮度設置,在 norm 參數存在時會忽略。

alpha::透明度設置,0-1 之間,預設 None,即不透明。

linewidths::標記點的長度。

edgecolors::顏色或顏色序列,預設為 'face',可選值有 'face', 'none', None。

plotnonfinite::布爾值,設置是否使用非限定的 c ( inf, -inf 或 nan) 繪製點。

**kwargs::其他參數。

   例如:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])
y = np.array([1, 4, 9, 16, 7, 11, 23, 18])
sizes = np.array([20,50,100,200,500,1000,60,90])
plt.subplot(2, 2, 1)
colors = np.array(["red","green","black","orange","purple","beige","cyan","magenta"])
plt.scatter(x, y, s=sizes,c=colors,marker='*',alpha=0.5)

 

五、柱形圖

  使用 pyplot 中的 bar() 方法來繪製柱形圖。

  bar() 方法語法格式如下:

matplotlib.pyplot.bar(x, height, width=0.8, bottom=None, *, align='center', data=None, **kwargs)

  參數說明

x:浮點型數組,柱形圖的 x 軸數據。

height:浮點型數組,柱形圖的高度。

width:浮點型數組,柱形圖的寬度。

bottom:浮點型數組,底座的 y 坐標,預設 0。
align:柱形圖與 x 坐標的對齊方式,
'center' 以 x 位置為中心,這是預設值。 'edge':將柱形圖的左邊緣與 x 位置對齊。
    要對齊右邊緣的條形,可以傳遞負數的寬度值及 align='edge'
**kwargs::其他參數。

  例如:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.array(['張三','李四','王五','趙柳','王麻子','張無忌','趙敏','金毛獅王'])
heights= np.array( [1,2,4,5,6,4,3,1])
colors = np.array(['red','blue','green'])

plt.bar(x=x,height=heights,width=0.3,color=colors,align='edge')
plt.show()

 

六、扇形圖

  使用 pyplot 中的 pie() 方法來繪製餅圖。

  pie() 方法語法格式如下:

matplotlib.pyplot.pie(x, explode=None, labels=None, colors=None, autopct=None,
pctdistance=0.6, shadow=False, labeldistance=1.1, startangle=0, radius=1, counterclock=True,
wedgeprops=None, textprops=None, center=0, 0, frame=False, rotatelabels=False, *, normalize=None,
data=None)[source]

  參數說明:

x:浮點型數組,表示每個扇形的面積。

explode:數組,表示各個扇形之間的間隔,預設值為0。

labels:列表,各個扇形的標簽,預設值為 None。

colors:數組,表示各個扇形的顏色,預設值為 None。

autopct:設置餅圖內各個扇形百分比顯示格式,%d%% 整數百分比,%0.1f 一位小數, %0.1f%% 一位小數百分比, %0.2f%% 兩位小數百分比。

labeldistance:標簽標記的繪製位置,相對於半徑的比例,預設值為 1.1,如 <1則繪製在餅圖內側。

pctdistance::類似於 labeldistance,指定 autopct 的位置刻度,預設值為 0.6。

shadow::布爾值 True 或 False,設置餅圖的陰影,預設為 False,不設置陰影。

radius::設置餅圖的半徑,預設為 1。

startangle::起始繪製餅圖的角度,預設為從 x 軸正方向逆時針畫起,如設定 =90 則從 y 軸正方向畫起。

counterclock:布爾值,設置指針方向,預設為 True,即逆時針,False 為順時針。

wedgeprops :字典類型,預設值 None。參數字典傳遞給 wedge 對象用來畫一個餅圖。
        例如:wedgeprops
={'linewidth':5} 設置 wedge 線寬為5。 textprops :字典類型,預設值為:None。傳遞給 text 對象的字典參數,用於設置標簽(labels)和比例文字的格式。 center :浮點類型的列表,預設值:(0,0)。用於設置圖標中心位置。 frame :布爾類型,預設值:False。如果是 True,繪製帶有表的軸框架。 rotatelabels :布爾類型,預設為 False。如果為 True,旋轉每個 label 到指定的角度。

  例如:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

y = np.array([20,15, 25, 25, 15])

plt.pie(y,
        labels=['guitar','saxophone','piano','violin','others'], # 設置餅圖標簽
        colors=["#d5695d",'#852625', "#5d8ca8", "#65a479", "#a564c9"], # 設置餅圖顏色
        explode=(0, 0, 0.2, 0,0), # 第二部分突出顯示,值越大,距離中心越遠
        autopct='%.2f%%', # 格式化輸出百分比
       )
plt.title("musical instruments") # 設置標題
plt.show()

 

七、繪製多圖

  使用subplot()函數繪製多個子圖

subplot(nrows, ncols, index, **kwargs)
subplot(pos, **kwargs)
subplot(**kwargs)
subplot(ax)

  以上函數將整個繪圖區域分成 nrows 行和 ncols 列,編號可以通過參數 index 來設置。

設置 numRows = 1,numCols = 2,就是將圖表繪製成 1x2 的圖片區域, 對應的坐標為:
  (1, 1), (1, 2)
plotNum =
1, 表示的坐標為(1, 1), 即第一行第一列的子圖。 plotNum = 2, 表示的坐標為(1, 2), 即第一行第二列的子圖。

  例如:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# plot1
y = np.array([1, 3, 4, 6, 7, 9, 11, 5, 8])
plt.subplot(3, 3, 5)
plt.plot(y, '*:b', linestyle='-.')
plt.title('plot1')

# plot2
y2 = np.array([16, 18, 15, 8, 5, 11, 12])
plt.subplot(3, 3, 9)
plt.plot(y2, 'r:s', linestyle='-.')
plt.title('plot2')

plt.show()

 


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