Matplotlib基础(part1)--基本绘图

其他 2020-04-03 01:56:17 阅读次数: 0

学习笔记，这个笔记以例子为主。
开发工具：Spyder

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matplotlib概述

matplotlib是python的一个绘图库。使用它可以很方便的绘制质量级别高的图形。

matplotlib基本绘图

先来几个案例简单了解一下matplotlib

案例1(绘制一条余弦曲线)

  • 语法
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

# xarray: <序列> 水平坐标序列
# yarray: <序列> 垂直坐标序列
mp.plot(xarray, yarray)
#显示图表
mp.show()

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

#生成一条正弦曲线
x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)
print(x.shape)
sin_x = np.sin(x)
#绘制
mp.plot(x, sin_x)
mp.show()

图像：

案例2(绘制水平线与垂直线)

  • 语法
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

# vertical 绘制垂直线
mp.vlines(vval, ymin, ymax, ...)
#vval为x坐标值,ymin和ymax为垂直线的最小最大值

# horizotal 绘制水平线
mp.hlines(xval, xmin, xmax, ...)
#xval为y坐标值, xmin和xmax为水平线的最小最大值
#显示图表
mp.show()

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

xs = np.arange(6)
ys = np.array([20, 60, 40, 50, 10, 20])
mp.plot(xs, ys)

mp.vlines(3, 20, 50)
mp.hlines(30, 1, 4)
mp.show()

图像：


案例3(绘制多条垂直/水平线)

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

xs = np.arange(6)
ys = np.array([20, 60, 40, 50, 10, 20])
mp.plot(xs, ys)

mp.vlines([3, 5, 7], 20, 50)
mp.hlines(30, 1, 4)
mp.show()

图像：

线型、线宽和颜色

  • 语法
mp.plot(xarray, yarray, linestyle='', linewidth=1, color='', alpha=0.5)

参数表：

参数 含义 参数值
linestyle 线型 "-" "--" ":" ".-"
linewidth 线宽 数字
color 颜色 颜色的英文单词 / 常见颜色英文单词首字母 / #495434 / (1,1,1) / (1,1,1,1)
alpha 透明度 浮点数值

颜色表：

  • 举个例子

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)
sin_x = np.sin(x)
cos_x = np.cos(x)

mp.plot(x, sin_x, linestyle=':', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='dodgerblue')

mp.plot(x, cos_x, linestyle='-.', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='orangered')

mp.show()

图像：

设置坐标轴范围

  • 语法
mp.xlim(x_limt_min, x_limit_max)
#x_limt_min:	<float> x轴范围最小值
#x_limit_max:	<float> x轴范围最大值
mp.ylim(y_limt_min, y_limit_max)
#y_limt_min:	<float> y轴范围最小值
#y_limit_max:	<float> y轴范围最大值
  • 举个例子(设置坐标轴范围)

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)
sin_x = np.sin(x)
cos_x = np.cos(x)

mp.plot(x, sin_x, linestyle=':', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='dodgerblue')

mp.plot(x, cos_x, linestyle='-.', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='orangered')

mp.xlim(0, np.pi)
mp.ylim(0, 1)

mp.show()

图像：

设置坐标刻度

  • 语法
mp.xticks(x_val_list, x_text_list)
#x_val_list: 	x轴刻度值序列
#x_text_list:	x轴刻度标签文本序列 [可选]
mp.yticks(y_val_list, y_text_list)
#y_val_list: 	y轴刻度值序列
#y_text_list:	y轴刻度标签文本序列 [可选]

举个例子(修改坐标轴刻度)

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)
sin_x = np.sin(x)
cos_x = np.cos(x)

mp.plot(x, sin_x, linestyle=':', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='dodgerblue')

mp.plot(x, cos_x, linestyle='-.', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='orangered')

mp.xticks([-np.pi, 0, np.pi],
          ['-π', '0', 'π'])

mp.show()

图像：

举个例子2(Latex排版语法字符串)

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)
sin_x = np.sin(x)
cos_x = np.cos(x)

mp.plot(x, sin_x, linestyle=':', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='dodgerblue')

mp.plot(x, cos_x, linestyle='-.', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='orangered')

mp.xticks(
    [-np.pi, -np.pi / 2, 0, np.pi / 2, np.pi],
    [r'$-\pi$', r'$-\frac{\pi}{2}$', '0',
     r'$\frac{\pi}{2}$', r'$\pi$'])
mp.yticks([-1.0, -0.5, 0, 0.5, 1])

mp.show()

图像：

设置坐标轴

  • 语法
# 获取当前坐标轴字典，{'left':左轴,'right':右轴,'bottom':下轴,'top':上轴 }
ax = mp.gca()

# 获取其中某个坐标轴
axis = ax.spines['坐标轴名']
#坐标轴名：left/right/bottom/top

# 设置坐标轴的位置。 该方法需要传入2个元素的元组作为参数
axis.set_position((type, val))
# type: <str> 移动坐标轴的参照类型  一般设置为'data' (以数据的值作为移动参照值)
# val:  参照值

# 设置坐标轴的颜色
axis.set_color(color)
# color: <str> 颜色值字符串
#若需要隐藏掉坐标轴，则可设置为color参数为'none'
  • 举个例子

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)
sin_x = np.sin(x)
cos_x = np.cos(x)

mp.plot(x, sin_x, linestyle=':', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='dodgerblue')

mp.plot(x, cos_x, linestyle='-.', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='orangered')


# 设置坐标轴
ax = mp.gca()
ax.spines['top'].set_color('none')
ax.spines['right'].set_color('none')
ax.spines['left'].set_position(('data', 0))
ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))

mp.show()

图像：

图例

  • 语法
mp.legend(loc = 0)

位置(loc)标识：

  • 举个例子

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as mp

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)
sin_x = np.sin(x)
cos_x = np.cos(x)

mp.plot(x, sin_x, linestyle=':', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='dodgerblue', 
        label = r'sin(x)')

mp.plot(x, cos_x, linestyle='-.', alpha = 0.8,
        linewidth= 2, color='orangered',
        label = r'cos(x)')


mp.legend(loc = 2)

mp.show()

图像：

特殊点

  • 语法
# xarray: <序列> 所有需要标注点的水平坐标组成的序列
# yarray: <序列> 所有需要标注点的垂直坐标组成的序列
mp.scatter(xarray, yarray, 
           marker='', 		#点型 ~ matplotlib.markers
           s='', 			#大小
           edgecolor='', 	#边缘色
           facecolor='',	#填充色
           zorder=3)			#绘制图层编号 （编号越大，图层越靠上,就会把图层较小的图层覆盖掉）

点型图：

  • 举个例子

代码(只贴绘制特殊点的代码)：

# 绘制特殊点
px = [3 / 4 * np.pi, 3 / 4 * np.pi]
py = [np.sin(px[0]), np.cos(px[1])]
mp.scatter(px, py, marker='o', color='red',
           s=70, label='Points', zorder=3)

图像：

备注

  • 语法
# 在图表中为某个点添加备注。包含备注文本，备注箭头等图像的设置。
mp.annotate(
    r'$\frac{\pi}{2}$',			#备注中显示的文本内容
    xycoords='data',			#备注目标点所使用的坐标系（data表示数据坐标系）
    xy=(x, y),	 				#备注目标点的坐标
    textcoords='offset points',	#备注文本所使用的坐标系（offset points表示参照点的偏移坐标系）
    xytext=(x, y),				#备注文本的坐标
    fontsize=14,				#备注文本的字体大小
    arrowprops=dict()			#使用字典定义文本指向目标点的箭头样式
)

arrowprops参数使用字典定义指向目标点的箭头样式：

#arrowprops字典参数的常用key
arrowprops=dict(
	arrowstyle='',		#定义箭头样式
    connectionstyle=''	#定义连接线的样式
)

箭头样式（arrowstyle）字符串如下：
'-' None
'->' head_length=0.4,head_width=0.2
'-[' widthB=1.0,lengthB=0.2,angleB=None
'|-|' widthA=1.0,widthB=1.0
'-|>' head_length=0.4,head_width=0.2
'<-' head_length=0.4,head_width=0.2
'<->' head_length=0.4,head_width=0.2
'<|-' head_length=0.4,head_width=0.2
'<|-|>' head_length=0.4,head_width=0.2
'fancy' head_length=0.4,head_width=0.4,tail_width=0.4
'simple' head_length=0.5,head_width=0.5,tail_width=0.2
'wedge' tail_width=0.3,shrink_factor=0.5

连接线样式（connectionstyle）字符串如下：
‘angle’ angleA=90,angleB=0,rad=0.0
‘angle3’ angleA=90,angleB=0`
‘arc’ angleA=0,angleB=0,armA=None,armB=None,rad=0.0
‘arc3’ rad=0.0
‘bar’ armA=0.0,armB=0.0,fraction=0.3,angle=None
  • 举个例子

代码(只贴备注部分的代码)：

mp.annotate(
    r'$[\frac{3\pi}{4}, cos(\frac{3\pi}{4})]$',
    xycoords='data',
    xy=(3/4 * np.pi, np.cos(px[1])),
    textcoords='offset points',
    xytext=(-80, -30),
    fontsize=14,
    arrowprops=dict(
        arrowstyle='-|>',
        connectionstyle='angle3'
    ))

图像：


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