Matplotlib——初級

matplotlib是一個專門用來繪圖的庫，在分析數據的時候，使用它能夠將數據進行可視化，更直觀的呈現。下面是幾個經過matplot繪製的圖。

經過圖形的繪製，咱們能夠很清晰地看到數據直接的關係，並對這些關係進行分析，若是是傳統的一行行數據，在咱們分析時是很不直觀的。

Matplotlib圖像結構

其餘說明：

1.  一個figure(畫布)能夠包含多個axes(座標系/繪圖區)，可是一個axes只能屬於一個figure。
2. 一個axes(座標系/繪圖區)能夠包含多個axis(座標軸)，包含兩個即爲2d座標系，3個即爲3d座標系 
3.  輔助顯示層爲Axes(繪圖區)內的除了根據數據繪製出的圖像之外的內容，主要包括Axes外觀(facecolor)、邊框線(spines)、座標軸(axis)、座標軸名稱(axis label)、座標軸刻度(tick)、座標軸刻度標籤(tick label)、網格線(grid)、圖例(legend)、標題(title)等內容。該層的設置可以使圖像顯示更加直觀更加容易被用戶理解，但又不會對圖像產生實質的影響。

pyplot基本繪圖功能介紹

 matplotlib是受MATLAB的啓發構建的。MATLAB是數據繪圖領域普遍使用的語言和工具。MATLAB語言是面向過程的。利用函數的調用，MATLAB中能夠輕鬆的利用一行命令來繪製直線，而後再用一系列的函數調整結果。

 matplotlib有一套徹底仿照MATLAB的函數形式的繪圖接口，那就是matplotlib.pyplot。pyplot是Matplotlib的子庫，它提供了和matlab相似的繪圖API，方便用戶快速繪製2D圖表。pyplot中基本包含了matplotlib的所有功能，咱們通常也是對它進行操做的。

在使用的時候，咱們能夠經過下面語句進行數據的導入：

import matplotlib.pyplot as plt

 讓咱們從例子中來看pyplot使用的基本操做。

import matplotlib.pyplot as plt    # 導入模塊

# 1）建立畫布(容器層)
plt.figure(figsize=(10, 5))    # 10爲繪圖對象長度，5爲寬度 # 2）繪製折線圖(圖像層)
plt.plot([1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7], [17,17,18,15,11,11,13]) # 3）顯示圖像
plt.show()

 經過上面代碼，咱們建立出了下面的圖像。

建立畫布

每次咱們打算繪製一個圖形的時候，都須要一個畫布，有的地方也稱它爲繪圖對象。通常用plt.figure()函數來建立一個畫布，好比：

經過figsize參數，咱們能夠設置畫布的長度和寬度，單位是英寸；經過dpi參數，咱們能夠指定繪圖對象的分辨率，即每英寸多少個像素，缺省值爲80。上面例子中，圖像的寬度爲：10*80=800像素。能夠看到和下面的結果是一致的。

繪製圖像

咱們一般使用plt.plot來繪製一個圖像。咱們繪製圖像的時候是須要一個畫布的，咱們可使用上面的figure來具體設置一個畫布，若是不須要精確設置畫布的話，咱們使用plot時，Matplotlib會自動幫咱們生成一個畫布。

下面是兩個例子，他們設置的效果是同樣的：

plt.plot(x, y, label="$cos($x^2)", color="red", linewidth=2) plt.plot(x, y, "r-", label="cos($x^2)$")

 讓咱們經過例子瞭解一下這幾個參數：

（1）x、y：這兩個數很容易理解，就是兩個變量。咱們在座標軸上要肯定一個點每每要肯定兩個值：橫座標值和縱座標值。咱們繪製圖像的時候有不少種，有折線圖和曲線圖，均可以用它來設置。具體它們兩個設置的區別會在後面例子中講解。

（2）第三個參數：在第二個例子中，咱們設置了第二個參數"r-"，它的意思是設置紅色的實線。

（3）label：設置圖例中的內容。有時咱們須要添加的是一些數據公式，咱們能夠在字符串先後添加「$」符號，Matplotlib就會使用它內嵌的latex引擎繪製咱們寫入的數學公式。在一些文本設置的時候，咱們也會使用$符號，好比：r"$reall\ bad$"。中間的反斜槓是由於$中空格是不識別的，要加反斜槓進行轉義，這樣顯示的英文字體會好看不少。

（4）color：若是咱們不使用第三個參數的設置，這個參數能夠用來指定線條顏色。

（5）linewidth：用於指定曲線的寬度。

圖像輸出

圖像的輸出有兩種方式，一個是在直接顯示，一個是保存成圖片到本地

（1）直接顯示

咱們能夠經過plt.show()函數顯示圖像，顯示後會釋放畫布資源，若是在顯示圖像以後保存圖片，將只能保存空圖片。

（2）保存圖片到本地

咱們能夠經過plt.savefig()函數將圖像保存到指定路徑，這裏須要注意：若是直接顯示和保存到本地都要有的話，保存到本地的操做要寫到show函數前。好比：plt.savefig("D:\\demo.png")。

咱們還能夠經過設置dpi參數指定圖像的分辨率，好比：plt.savefig("D:\\demo.png", dpi=120)。

輔助顯示層

 咱們經過plt.plot函數繪製完圖形以後，是一個很樸素的圖，全部咱們一般會加入輔助顯示層來讓整個圖像變得豐滿，下面會介紹幾個經常使用的設置。

（1）顯示圖例

若是隻在plt.plot()中設置label還不能最終顯示出圖例，還須要經過plt.legend()將圖例顯示出來，好比：

plt.legend(loc="best")

 它的其餘參數設置，以下圖所示：

 

 

注意：若是設置爲best，matplotlib會自動找一個合適的位置顯示圖例。

（2）設置當前繪圖區標題

好比：plt.title("個人Matplotlib圖")。

（3）X、Y軸標題

好比：plt.xlabel("時間")、plt.ylabel("溫度")

（4）添加網格線

添加網格線咱們使用函數：plt.grid()

綜合例子

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np x = np.linspace(-3, 3, 100)    # 生成-3到3範圍內的100個點。
y = x*4+1 z = x**2 plt.figure(figsize=(8,4)) plt.plot(x, y, label="$x*2+1$", color="red", linewidth=2) plt.plot(x, z, "b--", label="$X^2$") plt.plot([1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7], [7,7,8,5,0.3,1,0.3], "k:", label="折線圖") plt.grid() plt.legend(loc="best") plt.show()

 運行以後顯示的圖像以下：