matplotlib学习笔记-5-The Lifecycle of a Plot

本文是官方教程The Lifecycle of a Plot的翻译

https://matplotlib.org/tutorials/introductory/lifecycle.html#a-note-on-the-object-oriented-api-vs-pyplot

绘制图表的流程

(The Lifecycle of a Plot)

本教程旨在展示使用Matplotlib绘制单一图表的全过程。教程从原始数据入手,最后绘制成自定义的图表。整个过程中教程会试图将matplotlib的特性与最佳实践相结合。

注释:
本教程是基于Chris Moffitt的博客由Chris Holdgraf改变而来。

关于 OO API 与 Pyplot

(A note on the Object-Oriented API vs Pyplot)

matplotlib有两种界面,本教程使用面向对象的OO接口。本教程中,使用axes.Axes实例渲染figure.Figure实例的可视化效果。

另外一种接口是基于MATLAB的状态机接口,使用pyplot模块。

总而言之,记得如下事项:
-Figure是最终的图像,可能会包含一个或以上的Axes
-Axes在图表中是一个独立的“图”(plot),但是要搞清楚axes和axis的区别

数据准备

本教程使用如下数据,包含几家公司的销售信息。

# sphinx_gallery_thumbnail_number = 10
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.ticker import FuncFormatter

data = {'Barton LLC': 109438.50,
        'Frami, Hills and Schmidt': 103569.59,
        'Fritsch, Russel and Anderson': 112214.71,
        'Jerde-Hilpert': 112591.43,
        'Keeling LLC': 100934.30,
        'Koepp Ltd': 103660.54,
        'Kulas Inc': 137351.96,
        'Trantow-Barrows': 123381.38,
        'White-Trantow': 135841.99,
        'Will LLC': 104437.60}
group_data = list(data.values())
group_names = list(data.keys())
group_mean = np.mean(group_data)

开始 Getting started

实验数据很明显可以作为柱状图来显示。我们用OO模式来完成,首先需要生成figure.Figure和axes.Axes实例。Figure类似一个画布,Axes是画布上的一部分,其实也就是大图上的一块小图。

注意:
Figure可以有多个axes。参考Tight Layout tutorial

fig, ax = plt.subplots()

4981467-f7ffe727e72f974e.png
图片.png

好,现在我们已经有了一张空白的图了,下面将会在上面进行绘图。

fig, ax = plt.subplots()
ax.barh(group_names, group_data)
4981467-ee0b59870a310ba4.png
图片.png

控制样式 Controlling the style

matplotlib提供很多样式可供使用,可以使用如下模块查看样式列表
pyplot.style

>>>print(plt.style.available)

out:['seaborn-ticks', 'ggplot', 'dark_background', 'bmh', 'seaborn-poster', 'seaborn-notebook', 'fast', 'seaborn', 'classic', 'Solarize_Light2', 'seaborn-dark', 'seaborn-pastel', 'seaborn-muted', '_classic_test', 'seaborn-paper', 'seaborn-colorblind', 'seaborn-bright', 'seaborn-talk', 'seaborn-dark-palette', 'tableau-colorblind10', 'seaborn-darkgrid', 'seaborn-whitegrid', 'fivethirtyeight', 'grayscale', 'seaborn-white', 'seaborn-deep']

激活样式使用如下命令:

plt.style.use('fivethirtyeight')

重写上面的绘图代码:

fig, ax = plt.subplots()
ax.barh(group_name, group_data)
4981467-9cd7b04b7b559c8b.png
图片.png

样式控制很多方面,比如颜色、线宽、背景等等。

自定义绘图 Customizing the plot

目前我们已经绘制了一张图,接下来我们将调整这张图以便于打印。首先,旋转x轴(x-axis)让它更清楚的显示,可以通过axes.Axes.get_xticklabels()方法获得标签。

fig, ax = plt.subplots()
ax.barh(group_names, group_data)
labels = ax.get_xticklabels()

对于一次性设置多个参数的情况,可以使用pyplot.setp()函数,一次性传递列表(或者多个列表)给matplotlib对象。

fig, ax = plt.subplots()
ax.barh(group_names, group_data)
labels = ax.get_xticklabels()
plt.setp(labels, rotation=45, horizontalalignment='right')
4981467-569831057aad3b9c.png
图片.png

图片看起来是被裁切了,可以用rcParams中的autolayout参数进行调节。详细内容可参阅Customizing Matplotlib with style sheets and rcParams

plt.rcParams.update({'figure.autolayout': True})

fig, ax = plt.subplots()
ax.barh(group_names, group_data)
labels = ax.get_xticklabels()
plt.setp(labels, rotation=45, horizontalalignment='right')
4981467-342cd3e89a659a09.png
图片.png

下一步给图表增加标签。通过OO方式添加,使用axes.Axes.set()方法添加到轴域(Axes)对象。

fig, ax = plt.subplots()
ax.barh(group_names, group_data)
labels = ax.get_xticklabels()
plt.setp(labels, rotation=45, horizontalalignment='right')
ax.set(xlim=[-10000, 140000], xlabel='Total Revenue', ylabel='Company',
       title='Company Revenue')
4981467-d2ca3d5c8a5d01cb.png
图片.png

也可以使用plt.subplots()调整图表(plot)的尺寸,这里要用到figsize关键字参数(kwarg)。

注意:
虽然NumPy中的索引遵循形式(行,列),但figsize kwarg遵循形式(宽度,高度)。 这遵循可视化中的惯例,遗憾的是它们与线性代数的惯例不同。

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 4))
ax.barh(group_names, group_data)
labels = ax.get_xticklabels()
plt.setp(labels, rotation=45, horizontalalignment='right')
ax.set(xlim=[-10000, 140000], xlabel='Total Revenue', ylabel='Company',
       title='Company Revenue')
4981467-c2435dccfd1d8148.png
图片.png

对于标签,我们可以使用ticker.FuncFormatter类以函数的形式指定自定义格式指南。 下面我们将定义一个以整数作为输入的函数,并返回一个字符串作为输出。

def currency(x, pos):
    """The two args are the value and tick position"""
    if x >= 1e6:
        s = '${:1.1f}M'.format(x*1e-6)
    else:
        s = '${:1.0f}K'.format(x*1e-3)
    return s

formatter = FuncFormatter(currency)

接下来我们可以把这个自定义函数应用于绘图之中。使用轴的xaxis属性完成这一动作。这使得我们可以在图表的指定轴上完成相应动作。

fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 8))
ax.barh(group_names, group_data)
labels = ax.get_xticklabels()
plt.setp(labels, rotation=45, horizontalalignment='right')

ax.set(xlim=[-10000, 140000], xlabel='Total Revenue', ylabel='Company',
       title='Company Revenue')
ax.xaxis.set_major_formatter(formatter)
4981467-b5ce6d6b8efb7bd8.png
图片.png

合并多个可视化效果

matplotlib可以在同一个axes.Axes实例上绘制多个元素,只需要在axes对象上调用另一个绘图方法。

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 8))
ax.barh(group_names, group_data)
labels = ax.get_xticklabels()
plt.setp(labels, rotation=45, horizontalalignment='right')

# Add a vertical line, here we set the style in the function call
ax.axvline(group_mean, ls='--', color='r')

# Annotate new companies
for group in [3, 5, 8]:
    ax.text(145000, group, "New Company", fontsize=10,
            verticalalignment="center")

# Now we'll move our title up since it's getting a little cramped
ax.title.set(y=1.05)

ax.set(xlim=[-10000, 140000], xlabel='Total Revenue', ylabel='Company',
       title='Company Revenue')
ax.xaxis.set_major_formatter(formatter)
ax.set_xticks([0, 25e3, 50e3, 75e3, 100e3, 125e3])
fig.subplots_adjust(right=.1)

plt.show()
4981467-f275642fdb2d73de.png
图片.png

保存图表 Saving our plot

matplotlib 提供了多种保存文件的格式,参照如下命令
print(fig.canvas.get_supported_filetypes())

{'ps': 'Postscript', 'eps': 'Encapsulated Postscript', 'pdf': 'Portable Document Format', 'pgf': 'PGF code for LaTeX', 'png': 'Portable Network Graphics', 'raw': 'Raw RGBA bitmap', 'rgba': 'Raw RGBA bitmap', 'svg': 'Scalable Vector Graphics', 'svgz': 'Scalable Vector Graphics', 'jpg': 'Joint Photographic Experts Group', 'jpeg': 'Joint Photographic Experts Group', 'tif': 'Tagged Image File Format', 'tiff': 'Tagged Image File Format'}

使用figure.Figure.savefig()保存图表,注意如下参数:
transparent=True makes the background of the saved figure transparent if the format supports it.
dpi=80 controls the resolution (dots per square inch) of the output.
bbox_inches="tight" fits the bounds of the figure to our plot.

fig.savefig('sales.png', transparent=False, dpi=100, bbox_inches='tight')

The END.

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