Matplotlib入門

最近開(kāi)始學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)分析相關(guān)的知識(shí)，剛開(kāi)始學(xué)習(xí)matplotlib的內(nèi)容，為了防止后面遺忘到處查資料，顧將最近學(xué)的matplotlib的基礎(chǔ)入門的東西保留下來(lái)以便后期使用查找用。

Matplotlib概述

matplotlib是受MATLAB的啟發(fā)構(gòu)建的沛鸵。MATLAB是數(shù)據(jù)繪圖領(lǐng)域廣泛使用的語(yǔ)言和工具。MATLAB語(yǔ)言是面向過(guò)程的缆八。利用函數(shù)的調(diào)用曲掰，MATLAB中可以輕松的利用一行命令來(lái)繪制直線，然后再用一系列的函數(shù)調(diào)整結(jié)果奈辰。

matplotlib有一套完全仿照MATLAB的函數(shù)形式的繪圖接口蜈缤，在matplotlib.pyplot模塊中。這套函數(shù)接口方便MATLAB用戶過(guò)度到matplotlib包

使用matplotlib庫(kù)繪圖冯挎，原理很簡(jiǎn)單底哥，如下5步：

創(chuàng)建一個(gè)圖紙（figure）
在圖紙上創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)繪圖（plotting）區(qū)域（坐標(biāo)系/軸，axes）
在plotting區(qū)域上描繪點(diǎn)房官、線等
為plotting添加修飾標(biāo)簽（繪圖線上的或坐標(biāo)軸上的）
其他各種DIY

在上面的過(guò)程中趾徽，主要就是下面三個(gè)元素：

變量
函數(shù)
圖紙（figure）和坐標(biāo)軸（axes）

其中，變量和函數(shù)通過(guò)改變figure和axes中的元素（例如:title,label,點(diǎn)和線等等）一起描述figure和axes翰守，也就是在畫布上繪圖孵奶。圖片結(jié)構(gòu)如下所示：

Matplotlib繪出圖片結(jié)構(gòu)

如上圖所示，一張圖紙（figure）中有坐標(biāo)軸（axes）蜡峰，title為圖像標(biāo)題了袁，axis為坐標(biāo)軸，label為坐標(biāo)軸標(biāo)注湿颅，tick為刻度線载绿，tick label為刻度注釋。

在繪圖結(jié)構(gòu)中油航，figure創(chuàng)建窗口崭庸，subplot創(chuàng)建子圖。所有的繪畫只能在子圖上進(jìn)行。plt表示當(dāng)前子圖怕享，若沒(méi)有就創(chuàng)建一個(gè)子圖执赡。所有你會(huì)看到一些教程中使用plt進(jìn)行設(shè)置，一些教程使用子圖屬性進(jìn)行設(shè)置函筋。他們往往存在對(duì)應(yīng)功能函數(shù)沙合。

官網(wǎng)：http://matplotlib.org/

官網(wǎng)可是個(gè)好東西，在Matplotlib官網(wǎng)中就像Echarts官網(wǎng)一樣提供了很多的示例跌帐，可以供我們參考和使用灌诅。

Matplotlib 介紹

引用庫(kù)

from matplotlib import pyplot as plt

通常我們引用matplotlib畫圖都是通過(guò)上面這種形式導(dǎo)包的。

常用繪制方法

幾個(gè)常見(jiàn)的matplotlib圖形繪制方法

?畫一個(gè)折線圖：plt.plot()
?畫一個(gè)柱狀圖：plt.bar()
?畫一個(gè)條形圖：plt.barh()
?畫一個(gè)直方圖：plt.hist()
?畫一個(gè)餅圖：plt.pie()
?畫一個(gè)散點(diǎn)圖：plt.scatter()
?畫一個(gè)堆疊圖：plt. stackplot()

面板

Figure ：面板(圖)含末，matplotlib中的所有圖像都是位于figure對(duì)象中，一個(gè)圖像只能有一個(gè)figure對(duì)象即舌。
Subplot ：子圖佣盒，figure對(duì)象下創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)subplot對(duì)象(即axes)用于繪制圖像。

配置參數(shù)：

axex: 設(shè)置坐標(biāo)軸邊界和表面的顏色顽聂、坐標(biāo)刻度值大小和網(wǎng)格的顯示
figure: 控制dpi(dpi)肥惭、邊界顏色(color)、圖形大小(figsize)紊搪、和子區(qū)( subplot)設(shè)置
font: 字體集（font family）蜜葱、字體大小和樣式設(shè)置
grid: 設(shè)置網(wǎng)格顏色和線性
legend: 設(shè)置圖例和其中的文本的顯示
line: 設(shè)置線條（顏色、線型耀石、寬度等）和標(biāo)記
patch: 是填充2D空間的圖形對(duì)象牵囤，如多邊形和圓≈臀埃控制線寬揭鳞、顏色和抗鋸齒設(shè)置等。
savefig: 可以對(duì)保存的圖形進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置梆奈。例如野崇，設(shè)置渲染的文件的背景為白色。
verbose: 設(shè)置matplotlib在執(zhí)行期間信息輸出亩钟，如silent乓梨、helpful、debug和debug-annoying清酥。
xticks和yticks: 為x,y軸的主刻度和次刻度設(shè)置顏色扶镀、大小、方向焰轻，以及標(biāo)簽大小狈惫。

線條相關(guān)屬性標(biāo)記設(shè)置

線條風(fēng)格linestyle或ls	描述
‘-‘	實(shí)線
‘:’	虛線
‘–’	破折線
‘None’,’ ‘,’’	什么都不畫
‘-.’	點(diǎn)劃線

線條標(biāo)記

標(biāo)記maker            描述

‘o’                 圓圈  
‘.’                 點(diǎn)
‘D’                 菱形  
‘s’                 正方形
‘h’                 六邊形1    
‘*’                 星號(hào)
‘H’                 六邊形2    
‘d’                 小菱形
‘_’                 水平線 
‘v’                 一角朝下的三角形
‘8’                 八邊形 
‘<’                 一角朝左的三角形
‘p’                 五邊形 
‘>’                 一角朝右的三角形
‘,’                 像素  
‘^’                 一角朝上的三角形
‘+’                 加號(hào)  
‘\  ‘               豎線
‘None’,’’,’ ‘       無(wú)   
‘x’                 X

顏色

別名             顏色   

b               藍(lán)色  
g               綠色
r               紅色  
y               黃色
c               青色
k               黑色   
m               洋紅色 
w               白色

如果這兩種顏色不夠用，還可以通過(guò)兩種其他方式來(lái)定義顏色值：

1、使用HTML十六進(jìn)制字符串 color=’#123456’ 使用合法的HTML顏色名字（’red’,’chartreuse’等）胧谈。
2忆肾、也可以傳入一個(gè) 歸一化 到[0,1]的RGB元祖。 color=(0.3,0.3,0.4)

背景色

通過(guò)向如matplotlib.pyplot.axes()或者matplotlib.pyplot.subplot()這樣的方法提供一個(gè)axisbg參數(shù)菱肖，可以指定坐標(biāo)這的背景色客冈。

subplot(111,axisbg=(0.1843,0.3098,0.3098)）

摘錄 - 繪圖操作步驟（以點(diǎn)圖、線圖為例）

#使用numpy產(chǎn)生數(shù)據(jù)
x=np.arange(-5,5,0.1)
y=x*3

#創(chuàng)建窗口稳强、子圖
#方法1：先創(chuàng)建窗口场仲，再創(chuàng)建子圖。（一定繪制）
fig = plt.figure(num=1, figsize=(15, 8),dpi=80)     #開(kāi)啟一個(gè)窗口退疫，同時(shí)設(shè)置大小渠缕，分辨率
ax1 = fig.add_subplot(2,1,1)  #通過(guò)fig添加子圖，參數(shù)：行數(shù)褒繁，列數(shù)亦鳞，第幾個(gè)。
ax2 = fig.add_subplot(2,1,2)  #通過(guò)fig添加子圖棒坏，參數(shù)：行數(shù)燕差，列數(shù)，第幾個(gè)坝冕。
print(fig,ax1,ax2)
#方法2：一次性創(chuàng)建窗口和多個(gè)子圖徒探。（空白不繪制）
fig,axarr = plt.subplots(4,1)  #開(kāi)一個(gè)新窗口，并添加4個(gè)子圖喂窟，返回子圖數(shù)組
ax1 = axarr[0]    #通過(guò)子圖數(shù)組獲取一個(gè)子圖
print(fig,ax1)
#方法3：一次性創(chuàng)建窗口和一個(gè)子圖测暗。（空白不繪制）
ax1 = plt.subplot(1,1,1,facecolor='white')      #開(kāi)一個(gè)新窗口，創(chuàng)建1個(gè)子圖磨澡。facecolor設(shè)置背景顏色
print(ax1)
#獲取對(duì)窗口的引用偷溺，適用于上面三種方法
# fig = plt.gcf()   #獲得當(dāng)前figure
# fig=ax1.figure   #獲得指定子圖所屬窗口

# fig.subplots_adjust(left=0)                         #設(shè)置窗口左內(nèi)邊距為0，即左邊留白為0钱贯。

#設(shè)置子圖的基本元素
ax1.set_title('python-drawing')            #設(shè)置圖體挫掏，plt.title
ax1.set_xlabel('x-name')                    #設(shè)置x軸名稱,plt.xlabel
ax1.set_ylabel('y-name')                    #設(shè)置y軸名稱,plt.ylabel
plt.axis([-6,6,-10,10])                  #設(shè)置橫縱坐標(biāo)軸范圍，這個(gè)在子圖中被分解為下面兩個(gè)函數(shù)
ax1.set_xlim(-5,5)                           #設(shè)置橫軸范圍秩命，會(huì)覆蓋上面的橫坐標(biāo),plt.xlim
ax1.set_ylim(-10,10)                         #設(shè)置縱軸范圍尉共，會(huì)覆蓋上面的縱坐標(biāo),plt.ylim

xmajorLocator = MultipleLocator(2)   #定義橫向主刻度標(biāo)簽的刻度差為2的倍數(shù)。就是隔幾個(gè)刻度才顯示一個(gè)標(biāo)簽文本
ymajorLocator = MultipleLocator(3)   #定義縱向主刻度標(biāo)簽的刻度差為3的倍數(shù)弃锐。就是隔幾個(gè)刻度才顯示一個(gè)標(biāo)簽文本

ax1.xaxis.set_major_locator(xmajorLocator) #x軸 應(yīng)用定義的橫向主刻度格式袄友。如果不應(yīng)用將采用默認(rèn)刻度格式
ax1.yaxis.set_major_locator(ymajorLocator) #y軸 應(yīng)用定義的縱向主刻度格式。如果不應(yīng)用將采用默認(rèn)刻度格式

ax1.xaxis.grid(True, which='major')      #x坐標(biāo)軸的網(wǎng)格使用定義的主刻度格式
ax1.yaxis.grid(True, which='major')      #x坐標(biāo)軸的網(wǎng)格使用定義的主刻度格式

ax1.set_xticks([])     #去除坐標(biāo)軸刻度
ax1.set_xticks((-5,-3,-1,1,3,5))  #設(shè)置坐標(biāo)軸刻度
ax1.set_xticklabels(labels=['x1','x2','x3','x4','x5'],rotation=-30,fontsize='small')  #設(shè)置刻度的顯示文本霹菊，rotation旋轉(zhuǎn)角度剧蚣，fontsize字體大小

plot1=ax1.plot(x,y,marker='o',color='g',label='legend1')   #點(diǎn)圖：marker圖標(biāo)
plot2=ax1.plot(x,y,linestyle='--',alpha=0.5,color='r',label='legend2')   #線圖：linestyle線性支竹，alpha透明度，color顏色鸠按，label圖例文本

ax1.legend(loc='upper left')            #顯示圖例,plt.legend()
ax1.text(2.8, 7, r'y=3*x')                #指定位置顯示文字,plt.text()
ax1.annotate('important point', xy=(2, 6), xytext=(3, 1.5),  #添加標(biāo)注礼搁，參數(shù)：注釋文本、指向點(diǎn)目尖、文字位置馒吴、箭頭屬性
            arrowprops=dict(facecolor='black', shrink=0.05),
            )
#顯示網(wǎng)格。which參數(shù)的值為major(只繪制大刻度)瑟曲、minor(只繪制小刻度)饮戳、both，默認(rèn)值為major洞拨。axis為'x','y','both'
ax1.grid(b=True,which='major',axis='both',alpha= 0.5,color='skyblue',linestyle='--',linewidth=2)

axes1 = plt.axes([.2, .3, .1, .1], facecolor='y')       #在當(dāng)前窗口添加一個(gè)子圖扯罐，rect=[左, 下, 寬, 高]，是使用的絕對(duì)布局烦衣，不和以存在窗口擠占空間
axes1.plot(x,y)  #在子圖上畫圖
plt.savefig('aa.jpg',dpi=400,bbox_inches='tight')   #savefig保存圖片歹河，dpi分辨率，bbox_inches子圖周邊白色空間的大小
plt.show()    #打開(kāi)窗口琉挖，對(duì)于方法1創(chuàng)建在窗口一定繪制，對(duì)于方法2方法3創(chuàng)建的窗口涣脚，若坐標(biāo)系全部空白示辈，則不繪制

plot時(shí)可以設(shè)置的屬性包括如下：

屬性                      值類型
alpha                   浮點(diǎn)值
animated                [True / False]
antialiased or aa       [True / False]
clip_box                matplotlib.transform.Bbox 實(shí)例
clip_on                 [True / False]
clip_path               Path 實(shí)例， Transform遣蚀，以及Patch實(shí)例
color or c              任何 matplotlib 顏色
contains                命中測(cè)試函數(shù)
dash_capstyle           ['butt' / 'round' / 'projecting']
dash_joinstyle          ['miter' / 'round' / 'bevel']
dashes                  以點(diǎn)為單位的連接/斷開(kāi)墨水序列
data                    (np.array xdata, np.array ydata)
figure                  matplotlib.figure.Figure 實(shí)例
label                   任何字符串
linestyle or ls         [ '-' / '--' / '-.' / ':' / 'steps' / ...]
linewidth or lw         以點(diǎn)為單位的浮點(diǎn)值
lod                     [True / False]
marker                  [ '+' / ',' / '.' / '1' / '2' / '3' / '4' ]
markeredgecolor or mec  任何 matplotlib 顏色
markeredgewidth or mew  以點(diǎn)為單位的浮點(diǎn)值
markerfacecolor or mfc  任何 matplotlib 顏色
markersize or ms        浮點(diǎn)值
markevery               [ None / 整數(shù)值 / (startind, stride) ]
picker                  用于交互式線條選擇
pickradius              線條的拾取選擇半徑
solid_capstyle          ['butt' / 'round' / 'projecting']
solid_joinstyle         ['miter' / 'round' / 'bevel']
transform               matplotlib.transforms.Transform 實(shí)例
visible                 [True / False]
xdata                   np.array
ydata                   np.array
zorder                  任何數(shù)值

繪圖實(shí)例

折線圖


import random

from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib import font_manager

# 指定中文字體
my_font = font_manager.FontProperties(fname=r"D:\pytest\untitled1\data_learn\msyh.ttc")

#   指定x的值
x = [i for i in range(50)]
y_1 = [random.randint(10, 100) for _ in range(50)]
y_2 = [random.randint(30, 80) for _ in range(50)]

# 指定畫圖的大小
plt.figure(figsize=(20, 8), dpi=80)
# 畫圖
plt.plot(x, y_2, label='測(cè)試數(shù)據(jù)', c='orange')
plt.plot(x, y_1, label='測(cè)試數(shù)據(jù)', color='#a81878', ls=':') # c=color  也可以使用'#a81878'

# x軸轉(zhuǎn)換為中文顯示矾麻，并旋轉(zhuǎn)90度
plt.xticks(x[::3], ['測(cè)試點(diǎn){}'.format(i+1) for i in range(50)][::3], color='r',fontproperties=my_font, rotation=30)
plt.yticks([x for x in range(0, 101, 2)][::5], ['高度{}'.format(i) for i in range(0, 101, 2)][::5], color='g',fontproperties=my_font)

plt.title('折線圖測(cè)試', fontproperties=my_font, fontsize=20)

# 設(shè)置X軸，Y軸顯示標(biāo)題
plt.xlabel('X軸', fontproperties=my_font, fontsize=14, color='r')
plt.ylabel('Y軸', fontproperties=my_font, fontsize=14, color='g')

# 繪制網(wǎng)格alpha表示透明度芭梯，ls=linestyle表示線條風(fēng)格
plt.grid(alpha=0.5, ls='-.')

# 添加圖例
plt.legend(prop=my_font, loc='upper right')
# plt.legend(prop=my_font, loc=5) # 位置也可以用數(shù)字代替

# 顯示圖片
plt.show()

折線圖