莫烦 Matplotlib

莫烦 Matplotlib

在学习了numpy&pandas后

如果某天你发现自己要学习 Matplotlib, 很可能是因为:

1. Matplotlib 是一个非常强大的 Python 画图工具;
2. 手中有很多数据, 可是不知道该怎么呈现这些数据.

所以就找到了 Matplotlib. 它能帮你画出美丽的:

• 线图;

• 散点图;

• 等高线图;

• 条形图;

• 柱状图;

• 3D 图形,

• 甚至是图形动画等等.

Matplotlib安装

Linux

打开 Terminal 窗口, 输入以下内容

# python 3+ 请复制以下在 terminal 中执行
$ sudo apt-get install python3-matplotlib

# python 2+ 请复制以下在 terminal 中执行
$ sudo apt-get install python-matplotlib

MacOS

打开 Terminal 窗口, 输入以下内容

# python 3+ 请复制以下在 terminal 中执行
$ pip3 install matplotlib

# python 2+ 请复制以下在 terminal 中执行
$ pip install matplotlib

Windows

$ pip install matplotlib

使用

使用import导入模块matplotlib.pyplot，并简写成plt 使用import导入模块numpy，并简写成np

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

使用np.linspace定义x：范围是(-3,3); 个数是50.

仿真一维数据组(x ,y1)表示曲线1. 仿真一维数据组(x ,y2)表示曲线2.

x = np.linspace(-3, 3, 50)
y1 = 2*x + 1
y2 = x**2

figure图像

使用plt.figure定义一个图像窗口.

使用plt.plot画(x ,y2)曲线.

使用plt.plot画(x ,y1)曲线，曲线的颜色属性(color)为红色; 曲线的宽度(linewidth)为1.0；曲线的类型(linestyle)为虚线.

plt.figure()
plt.plot(x, y2)
plt.plot(x, y1, color='red', linewidth=1.0, linestyle='--')

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-meWmKAjL-1581754395514)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/2_2_2.png)]

设置坐标轴1

使用plt.xlim设置x坐标轴范围：(-1, 2)；

使用plt.ylim设置y坐标轴范围：(-2, 3)；

使用plt.xlabel设置x坐标轴名称：’I am x’；

使用plt.ylabel设置y坐标轴名称：’I am y’；

plt.xlim((-1, 2))
plt.ylim((-2, 3))
plt.xlabel('I am x')
plt.ylabel('I am y')
plt.show()

使用np.linspace定义范围以及个数：范围是(-1,2);个数是5.

使用print打印出新定义的范围. 使用plt.xticks设置x轴刻度：范围是(-1,2); 个数是5.

new_ticks = np.linspace(-1, 2, 5)
print(new_ticks)
plt.xticks(new_ticks)

使用plt.yticks设置y轴刻度以及名称：刻度为[-2, -1.8, -1, 1.22, 3]；对应刻度的名称为[‘really bad’,’bad’,’normal’,’good’, ‘really good’]. 使用plt.show显示图像.

plt.yticks([-2, -1.8, -1, 1.22, 3],[r'$really\ bad$', r'$bad$', r'$normal$', r'$good$', r'$really\ good$'])
plt.show()

使用plt.gca获取当前坐标轴信息.

使用.spines设置边框：右侧边框；

使用.set_color设置边框颜色：默认白色；

使用.spines设置边框：上边框；

使用.set_color设置边框颜色：默认白色；

ax = plt.gca()
ax.spines['right'].set_color('none')
ax.spines['top'].set_color('none')
plt.show()

设置坐标轴2

使用.xaxis.set_ticks_position设置x坐标刻度数字或名称的位置：bottom.（所有位置：top，bottom，both，default，none）

ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')

使用.spines设置边框：x轴；使用.set_position设置边框位置：y=0的位置；（位置所有属性：outward，axes，data）

ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
plt.show()

使用.yaxis.set_ticks_position设置y坐标刻度数字或名称的位置：left.（所有位置：left，right，both，default，none）

ax.yaxis.set_ticks_position('left')

使用.spines设置边框：y轴；使用.set_position设置边框位置：x=0的位置；（位置所有属性：outward，axes，data） 使用plt.show显示图像.

ax.spines['left'].set_position(('data',0))
plt.show()

Legend图例

添加图例

本节中我们将对图中的两条线绘制图例，首先我们设置两条线的类型等信息（蓝色实线与红色虚线).

# set line syles
l1, = plt.plot(x, y1, label='linear line')
l2, = plt.plot(x, y2, color='red', linewidth=1.0, linestyle='--', label='square line')

legend将要显示的信息来自于上面代码中的 label. 所以我们只需要简单写下一下代码, plt 就能自动的为我们添加图例.

plt.legend(loc='upper right')

参数 loc='upper right' 表示图例将添加在图中的右上角.

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OWt2YBoW-1581754395519)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/2_5_1.png)]

调整位置和名称

如果我们想单独修改之前的 label 信息, 给不同类型的线条设置图例信息.

我们可以在 plt.legend 输入更多参数. 如果以下面这种形式添加 legend, 我们需要确保, 在上面的代码 plt.plot(x, y2, label='linear line') 和 plt.plot(x, y1, label='square line') 中有用变量 l1 和 l2 分别存储起来. 而且需要注意的是 l1, l2,要以逗号结尾, 因为plt.plot() 返回的是一个列表.

plt.legend(handles=[l1, l2], labels=['up', 'down'],  loc='best')

这样我们就能分别重新设置线条对应的 label 了.

最后我们得到带有图例信息的图片.

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kAy8qrxt-1581754395520)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/2_5_2.png)]

其中’loc’参数有多种，’best’表示自动分配最佳位置，其余的如下：

 'best' : 0,          
 'upper right'  : 1,
 'upper left'   : 2,
 'lower left'   : 3,
 'lower right'  : 4,
 'right'        : 5,
 'center left'  : 6,
 'center right' : 7,
 'lower center' : 8,
 'upper center' : 9,
 'center'       : 10,

Annotation 标注

画出基本图

当图线中某些特殊地方需要标注时，我们可以使用 annotation. matplotlib 中的 annotation 有两种方法， 一种是用 plt 里面的 annotate，一种是直接用 plt 里面的 text 来写标注.

首先，我们在坐标轴中绘制一条直线.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(-3, 3, 50)
y = 2*x + 1

plt.figure(num=1, figsize=(8, 5),)
plt.plot(x, y,)

移动坐标

然后我们挪动坐标轴的位置.

ax = plt.gca()
ax.spines['right'].set_color('none')
ax.spines['top'].set_color('none')
ax.spines['top'].set_color('none')
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')
ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
ax.yaxis.set_ticks_position('left')
ax.spines['left'].set_position(('data', 0))

然后标注出点(x0, y0)的位置信息. 用plt.plot([x0, x0,], [0, y0,], 'k--', linewidth=2.5) 画出一条垂直于x轴的虚线.

x0 = 1
y0 = 2*x0 + 1
plt.plot([x0, x0,], [0, y0,], 'k--', linewidth=2.5)
# set dot styles
plt.scatter([x0, ], [y0, ], s=50, color='b')

添加注释 annotate

接下来我们就对(x0, y0)这个点进行标注.

plt.annotate(r'$2x+1=%s$' % y0, xy=(x0, y0), xycoords='data', xytext=(+30, -30),
             textcoords='offset points', fontsize=16,
             arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle="arc3,rad=.2"))

其中参数xycoords='data' 是说基于数据的值来选位置, xytext=(+30, -30) 和 textcoords='offset points' 对于标注位置的描述 和 xy 偏差值, arrowprops是对图中箭头类型的一些设置.

添加注释 text

plt.text(-3.7, 3, r'$This\ is\ the\ some\ text. \mu\ \sigma_i\ \alpha_t$',
         fontdict={
    
    'size': 16, 'color': 'r'})

其中-3.7, 3,是选取text的位置, 空格需要用到转字符\,fontdict设置文本字体.

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3w5U7QOH-1581754395525)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/2_6_5.png)]

tick 能见度

生成图形

当图片中的内容较多，相互遮盖时，我们可以通过设置相关内容的透明度来使图片更易于观察，也即是通过本节中的bbox参数设置来调节图像信息.

首先参考之前的例子, 我们先绘制图像基本信息：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(-3, 3, 50)
y = 0.1*x

plt.figure()
# 在 plt 2.0.2 或更高的版本中, 设置 zorder 给 plot 在 z 轴方向排序
plt.plot(x, y, linewidth=10, zorder=1)
plt.ylim(-2, 2)
ax = plt.gca()
ax.spines['right'].set_color('none')
ax.spines['top'].set_color('none')
ax.spines['top'].set_color('none')
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')
ax.spines['bottom'].set_position(('data', 0))
ax.yaxis.set_ticks_position('left')
ax.spines['left'].set_position(('data', 0))

调整坐标

然后对被遮挡的图像调节相关透明度，本例中设置 x轴 和 y轴 的刻度数字进行透明度设置

for label in ax.get_xticklabels() + ax.get_yticklabels():
    label.set_fontsize(12)
    # 在 plt 2.0.2 或更高的版本中, 设置 zorder 给 plot 在 z 轴方向排序
    label.set_bbox(dict(facecolor='white', edgecolor='None', alpha=0.7, zorder=2))
plt.show()

其中label.set_fontsize(12)重新调节字体大小，bbox设置目的内容的透明度相关参，facecolor调节 box 前景色，edgecolor 设置边框， 本处设置边框为无，alpha设置透明度. 最终结果如下:

画图种类

Scatter 散点图

散点图

首先，先引入matplotlib.pyplot简写作plt,再引入模块numpy用来产生一些随机数据。生成1024个呈标准正态分布的二维数据组 (平均数是0，方差为1) 作为一个数据集，并图像化这个数据集。每一个点的颜色值用T来表示：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

n = 1024    # data size
X = np.random.normal(0, 1, n) # 每一个点的X值
Y = np.random.normal(0, 1, n) # 每一个点的Y值
T = np.arctan2(Y,X) # for color value

数据集生成完毕，现在来用scatterplot这个点集，鼠标点上去，可以看到这个函数的各个parameter的描述，如下图：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6hLkrMwl-1581754395528)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/3_1_2.png)]

输入X和Y作为location，size=75，颜色为T，color map用默认值，透明度alpha 为 50%。 x轴显示范围定位(-1.5，1.5)，并用xtick()函数来隐藏x坐标轴，y轴同理：

plt.scatter(X, Y, s=75, c=T, alpha=.5)

plt.xlim(-1.5, 1.5)
plt.xticks(())  # ignore xticks
plt.ylim(-1.5, 1.5)
plt.yticks(())  # ignore yticks

plt.show()

Bar 柱状图

生成基本图形

向上向下分别生成12个数据，X为 0 到 11 的整数 ，Y是相应的均匀分布的随机数据。 使用的函数是plt.bar，参数为X和Y：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

n = 12
X = np.arange(n)
Y1 = (1 - X / float(n)) * np.random.uniform(0.5, 1.0, n)
Y2 = (1 - X / float(n)) * np.random.uniform(0.5, 1.0, n)

plt.bar(X, +Y1)
plt.bar(X, -Y2)

plt.xlim(-.5, n)
plt.xticks(())
plt.ylim(-1.25, 1.25)
plt.yticks(())

plt.show()

这样我们就生成了下图所示的柱状图基本框架：

加颜色和数据

下面我们就颜色和数值进行优化。 用facecolor设置主体颜色，edgecolor设置边框颜色为白色，

plt.bar(X, +Y1, facecolor='#9999ff', edgecolor='white')
plt.bar(X, -Y2, facecolor='#ff9999', edgecolor='white')

现在的结果呈现：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1Mm5YCEh-1581754395530)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/3_2_3.png)]

接下来我们用函数plt.text分别在柱体上方（下方）加上数值，用%.2f保留两位小数，横向居中对齐ha='center'，纵向底部（顶部）对齐va='bottom'：

for x, y in zip(X, Y1):
    # ha: horizontal alignment
    # va: vertical alignment
    plt.text(x + 0.4, y + 0.05, '%.2f' % y, ha='center', va='bottom')

for x, y in zip(X, Y2):
    # ha: horizontal alignment
    # va: vertical alignment
    plt.text(x + 0.4, -y - 0.05, '%.2f' % y, ha='center', va='top')

最终的结果就像开始一样：

Contours 等高线图

画等高线

数据集即三维点 (x,y) 和对应的高度值，共有256个点。高度值使用一个 height function f(x,y) 生成。 x, y 分别是在区间 [-3,3] 中均匀分布的256个值，并用meshgrid在二维平面中将每一个x和每一个y分别对应起来，编织成栅格:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def f(x,y):
    # the height function
    return (1 - x / 2 + x**5 + y**3) * np.exp(-x**2 -y**2)

n = 256
x = np.linspace(-3, 3, n)
y = np.linspace(-3, 3, n)
X,Y = np.meshgrid(x, y)

接下来进行颜色填充。使用函数plt.contourf把颜色加进去，位置参数分别为：X, Y, f(X,Y)。透明度0.75，并将 f(X,Y) 的值对应到color map的暖色组中寻找对应颜色。

# use plt.contourf to filling contours
# X, Y and value for (X,Y) point
plt.contourf(X, Y, f(X, Y), 8, alpha=.75, cmap=plt.cm.hot)

接下来进行等高线绘制。使用plt.contour函数划线。位置参数为：X, Y, f(X,Y)。颜色选黑色，线条宽度选0.5。现在的结果如下图所示，只有颜色和线条，还没有数值Label：

# use plt.contour to add contour lines
C = plt.contour(X, Y, f(X, Y), 8, colors='black', linewidth=.5)

添加高度数字

其中，8代表等高线的密集程度，这里被分为10个部分。如果是0，则图像被一分为二。

最后加入Label，inline控制是否将Label画在线里面，字体大小为10。并将坐标轴隐藏：

plt.clabel(C, inline=True, fontsize=10)
plt.xticks(())
plt.yticks(())

最终结果即：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0kwutgKM-1581754395532)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/3_3_1.png)]

Image 图片

随机矩阵画图

这一节我们讲解怎样在matplotlib中打印出图像。这里我们打印出的是纯粹的数字，而非自然图像。 我们今天用这样 3x3 的 2D-array 来表示点的颜色，每一个点就是一个pixel。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

a = np.array([0.313660827978, 0.365348418405, 0.423733120134,
              0.365348418405, 0.439599930621, 0.525083754405,
              0.423733120134, 0.525083754405, 0.651536351379]).reshape(3,3)

今天做出的图像就是这个样子：

三行三列的格子，a代表每一个值，图像右边有一个注释，白色代表值最大的地方，颜色越深值越小。

下面我们来看代码：

plt.imshow(a, interpolation='nearest', cmap='bone', origin='lower')

我们之前选cmap的参数时用的是：cmap=plt.cmap.bone，而现在，我们可以直接用单引号传入参数。 origin='lower'代表的就是选择的原点的位置。

出图方式

我们在这个链接 可以看到matplotlib官网上对于内插法的不同方法的描述。下图是一个示例：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DiuBCLOF-1581754395533)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/3_4_2.png)]

这里我们使用的是内插法中的 Nearest-neighbor 的方法，其他的方式也都可以随意取选。

colorbar

下面我们添加一个colorbar ，其中我们添加一个shrink参数，使colorbar的长度变短为原来的92%：

plt.colorbar(shrink=.92)

plt.xticks(())
plt.yticks(())
plt.show()

这样我们2D图像就创建完毕了。

3D 数据

3D 图

首先在进行 3D Plot 时除了导入 matplotlib ，还要额外添加一个模块，即 Axes 3D 3D 坐标轴显示：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

之后要先定义一个图像窗口，在窗口上添加3D坐标轴，显示成下图：

fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AFtOqCb6-1581754395535)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/3_5_2.png)]

接下来给进 X 和 Y 值，并将 X 和 Y 编织成栅格。每一个（X, Y）点对应的高度值我们用下面这个函数来计算。

# X, Y value
X = np.arange(-4, 4, 0.25)
Y = np.arange(-4, 4, 0.25)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)    # x-y 平面的网格
R = np.sqrt(X ** 2 + Y ** 2)
# height value
Z = np.sin(R)

今天的结果是这样的：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tz0349Lz-1581754395535)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/3_5_1.png)]

做出一个三维曲面，并将一个 colormap rainbow 填充颜色，之后将三维图像投影到 XY 平面上做一个等高线图。 plot 3D 图像：

ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap=plt.get_cmap('rainbow'))

其中，rstride 和 cstride 分别代表 row 和 column 的跨度。

下面两个图分别是跨度为1 和 5 的效果：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7BhxftQO-1581754395536)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/3_5_3.png)]

投影

下面添加 XY 平面的等高线：

ax.contourf(X, Y, Z, zdir='z', offset=-2, cmap=plt.get_cmap('rainbow'))

如果 zdir 选择了x，那么效果将会是对于 XZ 平面的投影，效果如下：

最终我们的结果如下图：

多图合并显示

Subplot 多合一显示

均匀图中图

matplotlib 是可以组合许多的小图, 放在一张大图里面显示的. 使用到的方法叫作 subplot.

使用import导入matplotlib.pyplot模块, 并简写成plt. 使用plt.figure创建一个图像窗口.

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure()

使用plt.subplot来创建小图. plt.subplot(2,2,1)表示将整个图像窗口分为2行2列, 当前位置为1. 使用plt.plot([0,1],[0,1])在第1个位置创建一个小图.

plt.subplot(2,2,1)
plt.plot([0,1],[0,1])

plt.subplot(2,2,2)表示将整个图像窗口分为2行2列, 当前位置为2. 使用plt.plot([0,1],[0,2])在第2个位置创建一个小图.

plt.subplot(2,2,2)
plt.plot([0,1],[0,2])

plt.subplot(2,2,3)表示将整个图像窗口分为2行2列,当前位置为3. plt.subplot(2,2,3)可以简写成plt.subplot(223), matplotlib同样可以识别. 使用plt.plot([0,1],[0,3])在第3个位置创建一个小图.

plt.subplot(223)
plt.plot([0,1],[0,3])

plt.subplot(224)表示将整个图像窗口分为2行2列, 当前位置为4. 使用plt.plot([0,1],[0,4])在第4个位置创建一个小图.

plt.subplot(224)
plt.plot([0,1],[0,4])

plt.show()  # 展示

不均匀图中图

如果希望展示的小图的大小不相同, 应该怎么做呢? 以上面的4个小图为例, 如果把第1个小图放到第一行, 而剩下的3个小图都放到第二行.

使用plt.subplot(2,1,1)将整个图像窗口分为2行1列, 当前位置为1. 使用plt.plot([0,1],[0,1])在第1个位置创建一个小图.

plt.subplot(2,1,1)
plt.plot([0,1],[0,1])

使用plt.subplot(2,3,4)将整个图像窗口分为2行3列, 当前位置为4. 使用plt.plot([0,1],[0,2])在第4个位置创建一个小图.

plt.subplot(2,3,4)
plt.plot([0,1],[0,2])

这里需要解释一下为什么第4个位置放第2个小图. 上一步中使用plt.subplot(2,1,1)将整个图像窗口分为2行1列, 第1个小图占用了第1个位置, 也就是整个第1行. 这一步中使用plt.subplot(2,3,4)将整个图像窗口分为2行3列, 于是整个图像窗口的第1行就变成了3列, 也就是成了3个位置, 于是第2行的第1个位置是整个图像窗口的第4个位置.

使用plt.subplot(235)将整个图像窗口分为2行3列,当前位置为5. 使用plt.plot([0,1],[0,3])在第5个位置创建一个小图. 同上, 再创建plt.subplot(236).

plt.subplot(235)
plt.plot([0,1],[0,3])

plt.subplot(236)
plt.plot([0,1],[0,4])

plt.show()  # 展示

Subplot 分格显示

matplotlib 的 subplot 还可以是分格的,这里介绍三种方法.

subplot2grid

使用import导入matplotlib.pyplot模块, 并简写成plt. 使用plt.figure()创建一个图像窗口

import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure()

使用plt.subplot2grid来创建第1个小图, (3,3)表示将整个图像窗口分成3行3列, (0,0)表示从第0行第0列开始作图，colspan=3表示列的跨度为3, rowspan=1表示行的跨度为1. colspan和rowspan缺省, 默认跨度为1.

ax1 = plt.subplot2grid((3, 3), (0, 0), colspan=3)
ax1.plot([1, 2], [1, 2])    # 画小图
ax1.set_title('ax1_title')  # 设置小图的标题

使用plt.subplot2grid来创建第2个小图, (3,3)表示将整个图像窗口分成3行3列, (1,0)表示从第1行第0列开始作图，colspan=2表示列的跨度为2. 同上画出 ax3, (1,2)表示从第1行第2列开始作图，rowspan=2表示行的跨度为2. 再画一个 ax4 和 ax5, 使用默认 colspan, rowspan.

ax2 = plt.subplot2grid((3, 3), (1, 0), colspan=2)
ax3 = plt.subplot2grid((3, 3), (1, 2), rowspan=2)
ax4 = plt.subplot2grid((3, 3), (2, 0))
ax5 = plt.subplot2grid((3, 3), (2, 1))

使用ax4.scatter创建一个散点图, 使用ax4.set_xlabel和ax4.set_ylabel来对x轴和y轴命名.

ax4.scatter([1, 2], [2, 2])
ax4.set_xlabel('ax4_x')
ax4.set_ylabel('ax4_y')

gridspec

使用import导入matplotlib.pyplot模块, 并简写成plt. 使用import导入matplotlib.gridspec, 并简写成gridspec.

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.gridspec as gridspec

使用plt.figure()创建一个图像窗口, 使用gridspec.GridSpec将整个图像窗口分成3行3列.

plt.figure()
gs = gridspec.GridSpec(3, 3)

使用plt.subplot来作图, gs[0, :]表示这个图占第0行和所有列, gs[1, :2]表示这个图占第1行和第2列前的所有列, gs[1:, 2]表示这个图占第1行后的所有行和第2列, gs[-1, 0]表示这个图占倒数第1行和第0列, gs[-1, -2]表示这个图占倒数第1行和倒数第2列.

ax6 = plt.subplot(gs[0, :])
ax7 = plt.subplot(gs[1, :2])
ax8 = plt.subplot(gs[1:, 2])
ax9 = plt.subplot(gs[-1, 0])
ax10 = plt.subplot(gs[-1, -2])

subplots

使用plt.subplots建立一个2行2列的图像窗口，sharex=True表示共享x轴坐标, sharey=True表示共享y轴坐标. ((ax11, ax12), (ax13, ax14))表示第1行从左至右依次放ax11和ax12, 第2行从左至右依次放ax13和ax14.

f, ((ax11, ax12), (ax13, ax14)) = plt.subplots(2, 2, sharex=True, sharey=True)

使用ax11.scatter创建一个散点图.

ax11.scatter([1,2], [1,2])

plt.tight_layout()表示紧凑显示图像, plt.show()表示显示图像.

plt.tight_layout()
plt.show()

图中图

这次我们来讲matplotlib里一个很有意思的功能，叫做图中图(plot in plot)，最后的效果如下：

可以看到，整个Figure 1包含了三个图，其中两个小图title inside 1和title inside 2又出现在大图title中。这是如何做到的呢？

数据

首先是一些准备工作：

# 导入pyplot模块
import matplotlib.pyplot as plt

# 初始化figure
fig = plt.figure()

# 创建数据
x = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
y = [1, 3, 4, 2, 5, 8, 6]

大图

接着，我们来绘制大图。首先确定大图左下角的位置以及宽高：

left, bottom, width, height = 0.1, 0.1, 0.8, 0.8

注意，4个值都是占整个figure坐标系的百分比。在这里，假设figure的大小是10x10，那么大图就被包含在由(1, 1)开始，宽8，高8的坐标系内。

将大图坐标系添加到figure中，颜色为r(red)，取名为title：

ax1 = fig.add_axes([left, bottom, width, height])
ax1.plot(x, y, 'r')
ax1.set_xlabel('x')
ax1.set_ylabel('y')
ax1.set_title('title')

效果如下：

小图

接着，我们来绘制左上角的小图，步骤和绘制大图一样，注意坐标系位置和大小的改变：

left, bottom, width, height = 0.2, 0.6, 0.25, 0.25
ax2 = fig.add_axes([left, bottom, width, height])
ax2.plot(y, x, 'b')
ax2.set_xlabel('x')
ax2.set_ylabel('y')
ax2.set_title('title inside 1')

效果如下：

最后，我们来绘制右下角的小图。这里我们采用一种更简单方法，即直接往plt里添加新的坐标系：

plt.axes([0.6, 0.2, 0.25, 0.25])
plt.plot(y[::-1], x, 'g') # 注意对y进行了逆序处理
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('y')
plt.title('title inside 2')

最后显示图像：

plt.show()

次坐标轴

第一个y坐标

有时候我们会用到次坐标轴，即在同个图上有第2个y轴存在。同样可以用matplotlib做到，而且很简单。

首先，我们做一些准备工作：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.arange(0, 10, 0.1)

y1 = 0.05 * x**2

y2 = -1 * y1

可以看到，y2和y1是互相倒置的。接着，获取figure默认的坐标系 ax1：

fig, ax1 = plt.subplots()

第二个y坐标

对ax1调用twinx()方法，生成如同镜面效果后的ax2：

ax2 = ax1.twinx()

接着进行绘图, 将 y1, y2 分别画在 ax1, ax2 上：

ax1.plot(x, y1, 'g-')   # green, solid line

ax1.set_xlabel('X data')

ax1.set_ylabel('Y1 data', color='g')

ax2.plot(x, y2, 'b-') # blue

ax2.set_ylabel('Y2 data', color='b')

显示图像：

plt.show()

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-pXITjd62-1581754395547)(https://morvanzhou.github.io/static/results/plt/4_4_1.png)]

动画

Animation 动画

定义方程

使用matplotlib做动画也是可以的，我们使用其中一种方式，function animation来说说， 具体可参考matplotlib animation api。首先，我们做一些准备工作：

from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib import animation
import numpy as np
fig, ax = plt.subplots()

我们的数据是一个0~2π内的正弦曲线：

x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.01)
line, = ax.plot(x, np.sin(x))

接着，构造自定义动画函数animate，用来更新每一帧上各个x对应的y坐标值，参数表示第i帧：

def animate(i):
    line.set_ydata(np.sin(x + i/10.0))
    return line,

然后，构造开始帧函数init：

def init():
    line.set_ydata(np.sin(x))
    return line,

参数设置

接下来，我们调用FuncAnimation函数生成动画。参数说明：

1. fig 进行动画绘制的figure
2. func 自定义动画函数，即传入刚定义的函数animate
3. frames 动画长度，一次循环包含的帧数
4. init_func 自定义开始帧，即传入刚定义的函数init
5. interval 更新频率，以ms计
6. blit 选择更新所有点，还是仅更新产生变化的点。应选择True，但mac用户请选择False，否则无法显示动画

ani = animation.FuncAnimation(fig=fig,
                              func=animate,
                              frames=100,
                              init_func=init,
                              interval=20,
                              blit=False)

显示动画：

plt.show()

当然，你也可以将动画以mp4格式保存下来，但首先要保证你已经安装了ffmpeg 或者mencoder， 更多信息参考matplotlib animation api：

ani.save('basic_animation.mp4', fps=30, extra_args=['-vcodec', 'libx264'])