Python 繪圖包 Matplotlib Pyplot 教程

阿新 • • 發佈：2019-04-12

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Pyplot 接口簡介

Pyplot 入門

matplotlib.pyplot?是命令風格函數的集合，使 Matplotlib 像 MATLAB 一樣工作。每個 Pyplot 函數對圖形做一些修改，例如：創建一個圖形，在圖形中創建一個繪圖區域，在繪圖區域中回值一些線條，用標簽裝飾圖形等等。

在?matplotlib.pyplot中，在函數調用之間保留了各種狀態，以便跟蹤當前圖形和繪圖區域等內容，繪圖函數指向當前軸（Axes 對象）。

註意

Pyplot API 通常不如面向對象的 API 靈活。在這裏看到的大多數函數調用也可以作為 Axes 對象的方法調用。建議瀏覽教程和實力來了解這是如何工作的。

用 Pyplot 生成可視化效果非常快速：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([1, 2, 3, 4])

plt.ylabel(‘some numbers‘)

plt.show()

可能知道為什麽 X軸的範圍是 0-3，Y 軸的範圍是 1-4。如果向 plot() 命令提供單個列表或數組，Matplotlib 將假定是一個 Y 值序列，並自動生成 X 值。因為 Python 範圍以 0 開頭，所以默認的 X 向量與 Y 的長度相同，但是以 0 開頭。因此 X 數據是[0, 1, 2, 3]。

plt.plot

([1, 2, 3, 4], [1, 4, 9, 16])

設置圖的樣式

對於每一對 X，Y 參數，第三個參數都是可選的，它是指示繪圖的顏色和線條類型的格式字符串。格式字符串的字母和符號來自 MATLAB，可以將一個顏色字符串與一個行樣式字符串連接起來。默認的格式字符串是"b-"，這是一個純藍色的線。例如：要用紅色源泉回值上面的圖，代碼如下：

plt.plot

([1, 2, 3, 4], [1, 4, 9, 16], ‘ro‘)

plt.axis

([0, 6, 0, 20])

plt.show

()

有關行樣式和格式化字符串的完整列表，參見?plot() 文檔。上面示例中的?axis()

?命令接受一個 [ xmin，xmax，ymin，ymax ] 列表，並指定軸的視口。

所有序列都在內部轉換成 numpy 數組。下面是示例：

import
											numpy
													as
															np

# evenly sampled time at 200ms intervals

t =
												np.arange(0., 5., 0.2)

# red dashes, blue squares and green triangles

plt.plot

(t, t, ‘r--‘, t, t**2, ‘bs‘, t, t**3, ‘g^‘)

plt.show

()

使用關鍵詞字符串繪圖

在某些情況下，數據的格式允許使用字符串訪問特定的變量。例如：使用 numpy.recarray 或

pandas.DataFrame。

Matplotlib?允許使用 data 關鍵字參數提供這樣的對象。如果提供了，那麽可以生成包含與這些變量對應字符串的繪圖。

data = {‘a‘: np.arange(50),


										‘c‘: np.random.randint(0, 50, 50),


										‘d‘: np.random.randn(50)}

data[‘b‘] = data[‘a‘] +
																		10
																				*
																						np.random.randn(50)

data[‘d‘] = np.abs(data[‘d‘]) *
																				100

plt.scatter

(‘a‘, ‘b‘, c=‘c‘, s=‘d‘, data=data)

plt.xlabel

(‘entry a‘)

plt.ylabel

(‘entry b‘)

plt.show

()

用分類變量繪圖

還可以使用分類變量創建繪圖。Matplotlib 允許直接將分類變量傳遞給許多繪圖函數。例如：

names = [‘group_a‘, ‘group_b‘, ‘group_c‘]

values = [1, 10, 100]

plt.figure

(1, figsize=(9, 3))

plt.subplot

(131)

plt.bar

(names, values)

plt.subplot

(132)

plt.scatter

(names, values)

plt.subplot

(133)

plt.plot

(names, values)

plt.suptitle

(‘Categorical Plotting‘)

plt.show

()

控制線屬性

線有許多可以設置的屬性: linewidth、 dash style、 antialiased 等;?請參見matplotlib.lines.Line2D。有幾種方法可以設置 line 屬性：

使用關鍵字方向圖:
plt.plot
(x, y, linewidth=2.0)
使用 Line2D 實力的 setter 方法。Plot 返回一個 Line2D 對象列表，例如：line1,?line2?=?plot(x1,?y1,?x2,?y2)。在下面的代碼中，假設只有一行，所以返回的列表長度為 1。使用元組拆分行，以獲得該列表的第一個元素：
line, = plt.plot(x, y, ‘-‘)
line.set_antialiased(False) # turn off antialising

使用?setp()?命令。下面的示例使用 MATLAB-style 的命令來設置行列表的多個屬性。顯而易見 setp 可以處理對象表單或單個對象。可以使用 Python 關鍵字參數或 MATLAB-style 的字符串或鍵值對。

lines =
																plt.plot(x1, y1, x2, y2)

# use keyword args

plt.setp(lines, color=‘r‘, linewidth=2.0)

# or MATLAB style string value pairs

plt.setp(lines, ‘color‘, ‘r‘, ‘linewidth‘, 2.0)

詳細的 Line2D?屬性。

若要獲取可設置行屬性的列表，請使用一行或多行作為參數調用 setp() 函數：

In [69]: lines =
													plt.plot([1, 2, 3])

In [70]: plt.setp(lines)

  alpha: float

  animated: [True | False]

  antialiased or aa: [True | False]

  ...snip

生成多個圖和軸

MATLAB 和 pyplot，具有當前圖形和當前 Axes（軸對象）。所有繪圖命令都應用於當前 Axes。函數 gca() 返回當前 Axes（?matplotlib.axes.Axes 實例），gca() 返回當前圖形（matplotlib.figure.Figure 實例）。下面是創建兩個圖的代碼：

def
											f(t):


										return
												np.exp(-t) *
																np.cos(2*np.pi*t)

t1 =
												np.arange(0.0, 5.0, 0.1)

t2 =
												np.arange(0.0, 5.0, 0.02)

plt.figure

(1)

plt.subplot

(211)

plt.plot

(t1, f(t1), ‘bo‘, t2, f(t2), ‘k‘)

plt.subplot

(212)

plt.plot

(t2, np.cos(2*np.pi*t2), ‘r--‘)

plt.show

()

?figure()?命令是可選的，因為圖1是默認創建的，就像如果不手動指定任何坐標軸，默認情況下會創建一個子圖2 一樣。subplot()?命令 numrows，numcols，plot_number，其中plot_number 範圍從1到numrows * numcols。如果numrows * numcols < 10，那麽 subplot 命令逗號是可選的。所以subplot(211)和subplot(2, 1, 1)是一樣的。

可以創建任何數量的子圖和軸。如果想動手設置一個坐標軸，可以使用?axes() 命令，該命令允許將位置指定為 axes([左，底，寬，高])，其中所有值都是小數（0-1）坐標。有關手動設置軸的示例，請參見?Axes Demo；有關許多子圖示例，請參見 Basic Subplot Demo。

import
											matplotlib.pyplot
													as
															plt

plt.figure

(1)                # the first figure

plt.subplot

(211)             # the first subplot in the first figure

plt.plot

([1, 2, 3])

plt.subplot

(212)             # the second subplot in the first figure

plt.plot

([4, 5, 6])

plt.figure

(2)                # a second figure

plt.plot

([4, 5, 6])          # creates a subplot(111) by default

plt.figure

(1)                # figure 1 current; subplot(212) still current

plt.subplot

(211)             # make subplot(211) in figure1 current

plt.title

(‘Easy as 1, 2, 3‘) # subplot 211 title

可以使用?clf()?清楚當前軸。這是一個面向對象 API 的有狀態包裝器，可以參見?Artist 教程。

如果制作大量圖形，那麽需要需要註意的：一個圖形所需的內存在使用 close() 顯示關閉之前是不被完全釋放的。刪除對圖形的所有引用，[並、或] 關閉窗口是不夠的。因為 pyplot 內部引用指到 close() 結束?。

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