matplotlib绘制直方图、条形图和饼图

matplotlib绘制直方图、条形图和饼图

matplotlib是一个非常强大的Python第三方绘图包，可以绘制非常多非常漂亮的图形。matplotlib.pyplot提供了一个类Matlab的函数式编程环境。通常的绘图任务，都可以通过matplotlib.pyplot完成，下面将记录下绘制直方图和饼图的过程。

1 绘制直方图

首先需要区分清楚概念：直方图和条形图。

• 条形图：条形图用长条形表示每一个类别，长条形的长度表示类别的频数，宽度表示表示类别。
• 直方图：直方图是一种统计报告图，形式上也是一个个的长条形，但是直方图用长条形的面积表示频数，所以长条形的高度表示$\frac{频数}{组距}$，宽度表示组距，其长度和宽度均有意义。当宽度相同时，一般就用长条形长度表示频数。

直方图一般用来描述等距数据，柱状图一般用来描述名称（类别）数据或顺序数据。直观上，直方图各个长条形是衔接在一起的，表示数据间的数学关系；条形图各长条形之间留有空隙，区分不同的类。

区别	频数分布直方图	条形图
横轴上的数据	连续的，是一个范围	孤立的，代表一个类别
长条形之间	没有空隙	有空隙
频数的表示	一般用长条形面积表示；当宽度相同时，用长度表示	长条形的长度

1.1直方图

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib

# 设置matplotlib正常显示中文和负号
matplotlib.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']   # 用黑体显示中文
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus']=False     # 正常显示负号
# 随机生成（10000,）服从正态分布的数据
data = np.random.randn(10000)
"""
绘制直方图
data:必选参数，绘图数据
bins:直方图的长条形数目，可选项，默认为10
normed:是否将得到的直方图向量归一化，可选项，默认为0，代表不归一化，显示频数。normed=1，表示归一化，显示频率。
facecolor:长条形的颜色
edgecolor:长条形边框的颜色
alpha:透明度
"""
plt.hist(data, bins=40, normed=0, facecolor="blue", edgecolor="black", alpha=0.7)
# 显示横轴标签
plt.xlabel("区间")
# 显示纵轴标签
plt.ylabel("频数/频率")
# 显示图标题
plt.title("频数/频率分布直方图")
plt.show()

绘制的直方图效果如下：

1.2条形图

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib
# 设置中文字体和负号正常显示
matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

label_list = ['2014', '2015', '2016', '2017']    # 横坐标刻度显示值
num_list1 = [20, 30, 15, 35]      # 纵坐标值1
num_list2 = [15, 30, 40, 20]      # 纵坐标值2
x = range(len(num_list1))
"""
绘制条形图
left:长条形中点横坐标
height:长条形高度
width:长条形宽度，默认值0.8
label:为后面设置legend准备
"""
rects1 = plt.bar(left=x, height=num_list1, width=0.4, alpha=0.8, color='red', label="一部门")
rects2 = plt.bar(left=[i + 0.4 for i in x], height=num_list2, width=0.4, color='green', label="二部门")
plt.ylim(0, 50)     # y轴取值范围
plt.ylabel("数量")
"""
设置x轴刻度显示值
参数一：中点坐标
参数二：显示值
"""
plt.xticks([index + 0.2 for index in x], label_list)
plt.xlabel("年份")
plt.title("某某公司")
plt.legend()     # 设置题注
# 编辑文本
for rect in rects1:
    height = rect.get_height()
    plt.text(rect.get_x() + rect.get_width() / 2, height+1, str(height), ha="center", va="bottom")
for rect in rects2:
    height = rect.get_height()
    plt.text(rect.get_x() + rect.get_width() / 2, height+1, str(height), ha="center", va="bottom")
plt.show()

1.3 水平条形图

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib

matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

price = [39.5, 39.9, 45.4, 38.9, 33.34]
"""
绘制水平条形图方法barh
参数一：y轴
参数二：x轴
"""
plt.barh(range(5), price, height=0.7, color='steelblue', alpha=0.8)      # 从下往上画
plt.yticks(range(5), ['亚马逊', '当当网', '中国图书网', '京东', '天猫'])
plt.xlim(30,47)
plt.xlabel("价格")
plt.title("不同平台图书价格")
for x, y in enumerate(price):
    plt.text(y + 0.2, x - 0.1, '%s' % y)
plt.show()

1.4 堆叠条形图

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib

matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

label_list = ['2014', '2015', '2016', '2017']
num_list1 = [20, 30, 15, 35]
num_list2 = [15, 30, 40, 20]
x = range(len(num_list1))
rects1 = plt.bar(left=x, height=num_list1, width=0.45, alpha=0.8, color='red', label="一部门")
rects2 = plt.bar(left=x, height=num_list2, width=0.45, color='green', label="二部门", bottom=num_list1)
plt.ylim(0, 80)
plt.ylabel("数量")
plt.xticks(x, label_list)
plt.xlabel("年份")
plt.title("某某公司")
plt.legend()
plt.show()

饼图

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib

matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

label_list = ["第一部分", "第二部分", "第三部分"]    # 各部分标签
size = [55, 35, 10]    # 各部分大小
color = ["red", "green", "blue"]     # 各部分颜色
explode = [0.05, 0, 0]   # 各部分突出值
"""
绘制饼图
explode：设置各部分突出
label:设置各部分标签
labeldistance:设置标签文本距圆心位置，1.1表示1.1倍半径
autopct：设置圆里面文本
shadow：设置是否有阴影
startangle：起始角度，默认从0开始逆时针转
pctdistance：设置圆内文本距圆心距离
返回值
l_text：圆内部文本，matplotlib.text.Text object
p_text：圆外部文本
"""
patches, l_text, p_text = plt.pie(size, explode=explode, colors=color, labels=label_list, labeldistance=1.1, autopct="%1.1f%%", shadow=False, startangle=90, pctdistance=0.6)
plt.axis("equal")    # 设置横轴和纵轴大小相等，这样饼才是圆的
plt.legend()
plt.show()