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Python 系列學(xué)習(xí)筆記：
學(xué)習(xí) Machine Learning 的時候發(fā)現(xiàn)需要用許多矩陣運(yùn)算和畫圖的庫，本文將以實用主義的方式記錄每次遇到的新用法。
2021 年貴系的暑培新增了「科學(xué)計算」內(nèi)容，本文部分內(nèi)容參考了清華 LZJ 同學(xué)的教程隔躲。本文將持續(xù)更新檬果。
Matplotlib 基礎(chǔ)
繪圖時最常用的模塊是 Matplotlib 中的 pyplot 模塊。繪圖時先調(diào)用相關(guān)繪圖函數(shù)盗尸，設(shè)置圖像各種細(xì)節(jié)，最后調(diào)用 plt.show() 顯示圖片帽撑。
這時會出現(xiàn)一個基于 Qt 實現(xiàn)的交互窗口泼各，程序執(zhí)行到 plt.show() 時阻塞。在交互窗口中可以進(jìn)一步調(diào)整圖片格式細(xì)節(jié)或保存圖片亏拉，關(guān)閉窗口后程序繼續(xù)運(yùn)行扣蜻。下面以一個例子說明：
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
x = np.linspace(-4, 4, 30) # [-4, 4] 中長度為 30 的等差數(shù)列
y = np.sin(x) # 獲得 sin 值
plt.plot(x, y) # 以 x 為自變量，y 為因變量及塘，繪制折線圖
plt.show() # 顯示圖像莽使，程序阻塞
格式字符串
與 Matlab 相似，Matplotlib 使用事先約定好的字符串代表繪圖格式笙僚，將其寫入 plt.plot() 即可芳肌，如 plt.plot(x, y, 'bo') 即藍(lán)色圓圈標(biāo)記。
-
color：繪制點的顏色肋层，支持以下縮寫亿笤，還可以用c='#000'指定。
| 字符 | 顏色 | 字符 | 顏色 | 字符 | 顏色 | 字符 | 顏色 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
b |
藍(lán)色 | r |
紅色 | m |
洋紅色 | k |
黑色 |
g |
綠色 | c |
青色 | y |
黃色 | w |
白色 |
-
marker：繪制點的形狀栋猖。
| 字符 | 標(biāo)記 | 字符 | 標(biāo)記 | 字符 | 標(biāo)記 | 字符 | 標(biāo)記 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
. |
點標(biāo)記 | > |
右三角標(biāo)記 | p |
五邊形標(biāo)記 | D |
菱形標(biāo)記 |
, |
像素標(biāo)記 | 1 |
三叉戟標(biāo)記 | * |
星形標(biāo)記 | d |
菱形標(biāo)記 |
o |
圓圈標(biāo)記 | 2 |
三叉戟標(biāo)記 | h |
六角形標(biāo)記 | 丨 |
豎線標(biāo)記 |
v |
倒三角標(biāo)記 | 3 |
三叉戟標(biāo)記 | H |
六角形標(biāo)記 | _ |
橫線標(biāo)記 |
^ |
正三角標(biāo)記 | 4 |
三叉戟標(biāo)記 | + |
+標(biāo)記 | ||
< |
左三角標(biāo)記 | s |
正方形標(biāo)記 | x |
x標(biāo)記 |
-
line：繪制線的形狀净薛。
| 字符 | 格式 | 字符 | 格式 | 字符 | 格式 | 字符 | 格式 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
- |
實線 | -- |
虛線 | -. |
點劃線 | : |
點線 |
特定類型圖
下面是一些常用的繪圖函數(shù)。更多官網(wǎng)案例：https://matplotlib.org/stable/gallery/index.html掂铐。
折線圖 plot()
plt.plot() 用于繪制折線圖罕拂，需要一系列點作為因變量和自變量揍异，函數(shù)接口如下：
matplotlib.pyplot.plot(*args, scalex=True, scaley=True, data=None, **kwargs)
觀察接口，可以發(fā)現(xiàn)有以下的用法：
- 傳入兩個等長數(shù)組或列表爆班，前者是自變量衷掷，后者是因變量。
- 只傳入一個數(shù)組或列表柿菩，自變量默認(rèn)從 0 開始整數(shù)遞增戚嗅。
- 傳入兩個列表，各包含兩個值枢舶，可以繪制一條直線懦胞。
散點圖 scatter()
plt.scatter() 用于繪制散點圖，需要兩個等長數(shù)組或列表凉泄，函數(shù)接口如下：
matplotlib.pyplot.scatter(x, y, s=None, c=None, marker=None, **kwargs)
其中只有 x 和 y 為必填項躏尉，s 代表每個點的大小，可以是常數(shù)也可以是列表后众。
子圖 subplot()
plt.subplot() 用于在一張圖里繪制多個子圖胀糜，函數(shù)接口如下：
matplotlib.pyplot.subplot(nrows, ncols, index, **kwargs)
其中只有 nrow 和 ncols 表示總共有多少子圖，index 代表其中第幾個蒂誉。如：plt.subplot(2,2,1)教藻，也可以縮寫為 plt.subplot(221)。
緊跟在 plt.subplot() 語句后面的語句繪制的就是 index 所指向的圖右锨，繪制完再次使用 plt.subplot() 語句切換到下一張子圖括堤。
其他輔助庫
除了上述的數(shù)據(jù)分析第三方庫，還有一些輔助工具庫也許有用绍移。因為不知道記在哪里悄窃，就先放在本節(jié)。
Time
time 是 Python 中處理時間的標(biāo)準(zhǔn)庫登夫，提供系統(tǒng)級精確計時功能（可以用于程序性能分析）广匙。其主要功能分為三塊：時間獲取、時間格式化恼策、程序計時，這里介紹計時相關(guān)內(nèi)容潮剪。
-
sleep(s)：s為休眠時間涣楷，單位秒，可以是浮點數(shù)抗碰。 -
perf_counter()：返回一個 CPU 級別的精確時間計數(shù)值狮斗，單位為秒。
后者的使用由于計數(shù)器起點不確定弧蝇，連續(xù)調(diào)用求差值才有意義：
import time
import numpy as np
arr = np.arange(100000000)
start = time.perf_counter() # 計數(shù)器起點
arr = arr * 2
end = time.perf_counter() # 計數(shù)器終點
print('numpy time cost: %.3f s' % (end - start))
pipreqs
當(dāng)我們寫好一個 Python 項目之后碳褒，如果要開源代碼折砸，為了讓別人能快速運(yùn)行項目，一般可以提供一個 requirements.txt 的沙峻，用以配置環(huán)境睦授。
pipreqs 是用于自動生成上述文件的一個第三方庫，使用 pip install pipreqs 安裝摔寨，進(jìn)入項目根目錄去枷，執(zhí)行 pipreqs ./ 即可。如果出現(xiàn)編碼錯誤是复，可以指定編碼方式解決：
pipreqs ./ --encoding utf-8
其他人則可以使用以下命令配置環(huán)境：
pip install -r requirements.txt
