如何使用matplotlib绘制图像,实现数据可视化?

Matplotlib简介

Matplotlib是一个python的2D绘图库,可以生成出版质量级别的图像,它可以将开发者手中的数据通过可视化的形式直观的展示出来。Maplotlib可以帮助用户绘制线图、点图、柱形图、直方图、散点图等。
Matplotlib是一套完全类似MATLAB绘图函数的绘图库,如果熟悉MATLAB,在学习使用Matplotlib时将会迅速上手。

下面对使用Matplotlib绘制几种常见图形进行简单介绍。

一般Matplotlib会配合Numpy一起使用,首先导入所需要的包。
1、绘制线图
# 首先导入所需要的包
import matplotlib.pyplot as plt
from numpy import *

# 使用numpy生成一组数据
x = linspace(0, 2 * pi, 60)
y = sin(x)

# 绘制以x为横坐标,y为纵坐标的线图
plt.plot(x, y)

# 设置x轴与y轴的标签以及标题
plt.xlabel('radians')
plt.ylabel('amplitude', fontsize='large')  # 可以通过fontsize设置字体大小
plt.title('Sin(x)')

# 如果需要对两组数据进行对比,可以在同一个图窗绘制另一条曲线
z = cos(x)
plt.plot(x, z)

# 由于有两个图像所以要添加图例
plt.legend(['sinx', 'cosx'])  # 多个图例要写在一个列表之中
plt.title('Sin(x) and Cos(x)')

# 显示图像
plt.show()

绘制出的图像1如下:


Figure_1.png

有时需要打开另一个图窗来对另一组数据进行可视化处理

# 打开新的图窗
plt.figure()

a = arange(-6, 6, 0.1)
b = a ** 2
c = a ** 3

# 提供另一种增加图例的方法,在绘制时刻直接加入图例名称
plt.plot(a, b, label='x^2')
plt.plot(a, c, label='x^3')
# 显示图例
plt.legend()

绘制的图像2如下:


Figure_2.png

值的注意的是plt.show()在一个程序里最后出现一次两个图窗可同时出现,如果有多个,需要关闭一个图窗才会显示另一个。

可直接在图形窗口修改标签、标题以及图例的方法
批注1.jpg

直接点击图中的按钮,出现如下界面,在这个界面可以直接修改标签,标题及图例,并且可以修改坐标轴的显示范围。


编辑界面.jpg

经过修改后,图像变成了如下形式,可以看到加入了坐标轴的标签以及坐标轴的范围。


Figure_2_编辑后.png
同一个窗口显示多个图

有时需要在一个窗口显示多个绘图,利用如下命令可以在一个窗口显示多个窗口。

"""
在一个窗口建立一行两列,并在第一个里画图,其中facecolor可以设置背景底色
如果省略默认背景为白色
"""
plt.subplot(1, 2, 1, facecolor=(0.1845, 0.3198, 0.3098))
plt.plot(x, y)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(x, z)

绘制结果如图


Figure_4.png
2、绘制点图

在绘制图形时,命令中可以加入关键字可以控制图形的属性,绘制点图。

plt.plot(x, y, 'ro')
plt.plot(x, z, 'b+')

绘制得到的图形如下,输入不同的属性可以得到不同形状标志以及颜色。


Figure_3.png
3、绘制柱形图

为了比较两组数的大小,常通过柱形图的形式,柱形图可以按照下面命令的形式绘制

"""
绘制柱形图
"""

import matplotlib.pyplot as plt
from numpy import *

x_index = arange(6)  # 柱的索引,假设有六个年级
x_class = ('class_1', 'class_2', 'class_3', 'class_4', 'class_5', 'class_6')
y1_boy = (30, 34, 27, 36, 35, 29)  # 各年级男生数量
y2_girl = (29, 30, 28, 33, 27, 30)  # 各年级女生数量
bar_width = 0.4  # 定义一个变量存储柱的宽度

# 各参数从左到右依次为:横轴索引,纵轴数据高度,柱宽, 透明度,颜色,图例
plt.bar(x_index, y1_boy, width=bar_width, alpha=0.6, color='r', label='boy')
plt.bar(x_index + bar_width, y2_girl, width=bar_width, alpha=0.6, color='b', label='girl')
# 设置x轴的标签
plt.xticks(x_index + bar_width / 2, x_class)
plt.ylabel('amount')
plt.legend()
plt.tight_layout()  # 自动控制图像外部边缘
plt.show()

得到的图形:


Figure_5.png
以上就是常用的三种图像的绘制方法,以及图窗的操作和添加图例的方法等,欢迎大家批评指正。
强大的Matplotlib可以绘制如饼图、散点图、三维图等更多图形,详细内容可以参照Matplotlib官方网站[https://matplotlib.org/]或者Matplotlib中文网[https://www.matplotlib.org.cn/]的用户指南
更多未尽事宜希望读者多加赐教!!!
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