Matplotlib

Matplotlib Exercises

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Exercise 11.1: Plotting a function

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def f(x):
    """Compute f(x)"""
    part1 = np.sin(x - 2)
    part2 = np.exp(-np.power(x, 2))
    f = np.power(part1, 2) * part2
    return f

x = np.linspace(0, 2, 1000)
y = [f(i) for i in x]

plt.plot(x, y, 'b-', label = "f(x)")

plt.title("Plotting a function", fontsize = 24)
plt.xlabel("x", fontsize = 24)
plt.ylabel("f(x)", fontsize = 24)
plt.legend()

plt.savefig("Plotting a function.png")
plt.show()

Result of Exercise 11.1

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Exercise 11.2: Data

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from scipy import linalg

num = 10

X = np.random.randint(-num, num, 200).reshape(20, 10)
b = np.random.randint(-num, num, 10).reshape(10, 1)
z = np.random.normal(loc = 0, scale = 1, size = 20).reshape(20, 1)
y = np.dot(X, b) + z

# Least squares, solve (X.T)Xb = (X.T)y
b_estimate = np.dot(np.dot(np.linalg.inv(np.dot(X.T, X)), X.T), y)

plt.plot(b, 'ro', b_estimate, 'bx')

plt.title("Data", fontsize = 24)
plt.xlabel("index", fontsize = 24)
plt.ylabel("value", fontsize = 24)
plt.legend(["True param", "Estimated param"])

plt.savefig("Data.png")
plt.show()

Result of Exercise 11.2

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Exercise 11.3: Histogram and density estimation

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from scipy import stats

n = 10000
Ez = 0
Dz = 1

z = np.random.normal(Ez, Dz, n)
z = np.sort(z)

kde = stats.gaussian_kde(z)
plt.plot(z, kde(z), "r-", label = "Gaussian Kernel Density")
plt.hist(z, bins = 25, edgecolor = "black", normed = True, color = "b")
plt.legend()

plt.savefig("Histogram and density estimation.png")
plt.show()

Result of Exercise 11.3

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考虑柔性负荷的综合能源系统低碳经济优化调度【考虑碳交易机制】(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“考虑柔性负荷的综合能源系统低碳经济优化调度”展开,重点研究在碳交易机制下如何实现综合能源系统的低碳化与经济性协同优化。通过构建包含风电、光伏、储能、柔性负荷等多种能源形式的系统模型,结合碳交易成本与能源调度成本,提出优化调度策略,以降低碳排放并提升系统运行经济性。文中采用Matlab进行仿真代码实现,验证了所提模型在平衡能源供需、平抑可再生能源波动、引导柔性负荷参与调度等方面的有效性,为低碳能源系统的设计与运行提供了技术支撑。; 适合人群:具备一定电力系统、能源系统背景,熟悉Matlab编程,从事能源优化、低碳调度、综合能源系统等相关领域研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①研究碳交易机制对综合能源系统调度决策的影响;②实现柔性负荷在削峰填谷、促进可再生能源消纳中的作用;③掌握基于Matlab的能源系统建模与优化求解方法;④为实际综合能源项目提供低碳经济调度方案参考。; 阅读建议:建议读者结合Matlab代码深入理解模型构建与求解过程,重点关注目标函数设计、约束条件设置及碳交易成本的量化方式,可进一步扩展至多能互补、需求响应等场景进行二次开发与仿真验证。
### Matplotlib 使用指南 Matplotlib 是一个功能强大的 Python 数据可视化库,广泛应用于数据分析、科学计算和机器学习等领域。以下是关于 Matplotlib 的使用指南,包括安装、基本绘图方法以及一些常见图表类型的绘制示例。 #### 安装 Matplotlib 在使用 Matplotlib 之前,需要确保已正确安装该库。可以通过以下命令安装 Matplotlib: ```bash pip install matplotlib ``` 如果使用的是 Anaconda 环境,则可以使用以下命令进行安装[^3]: ```bash conda install matplotlib ``` #### 导入 Matplotlib 在代码中使用 Matplotlib 时,通常会将其 `pyplot` 模块导入并命名为 `plt`,这是一种常见的惯例[^2]: ```python import matplotlib.pyplot as plt ``` #### 基本绘图方法 Matplotlib 提供了丰富的绘图功能,以下是一些基本的绘图方法和示例: 1. **绘制简单的折线图** ```python import matplotlib.pyplot as plt x = [1, 2, 3, 4, 5] y = [1, 4, 9, 16, 25] plt.plot(x, y) # 绘制折线图 plt.title("Simple Line Plot") # 设置标题 plt.xlabel("X-axis") # 设置 X 轴标签 plt.ylabel("Y-axis") # 设置 Y 轴标签 plt.show() # 显示图形 ``` 2. **绘制散点图** ```python import matplotlib.pyplot as plt x = [1, 2, 3, 4, 5] y = [1, 4, 9, 16, 25] plt.scatter(x, y) # 绘制散点图 plt.title("Scatter Plot") # 设置标题 plt.xlabel("X-axis") # 设置 X 轴标签 plt.ylabel("Y-axis") # 设置 Y 轴标签 plt.show() # 显示图形 ``` 3. **绘制柱状图** ```python import matplotlib.pyplot as plt categories = ['A', 'B', 'C', 'D'] values = [3, 7, 2, 5] plt.bar(categories, values) # 绘制柱状图 plt.title("Bar Chart") # 设置标题 plt.xlabel("Categories") # 设置 X 轴标签 plt.ylabel("Values") # 设置 Y 轴标签 plt.show() # 显示图形 ``` #### 进阶功能 Matplotlib 不仅支持基本的图表类型,还提供了许多高级功能,例如子图布局、颜色定制和样式调整等。 1. **创建子图** ```python import matplotlib.pyplot as plt fig, axs = plt.subplots(2, 2) # 创建 2x2 的子图布局 axs[0, 0].plot([1, 2, 3], [3, 2, 1]) # 第一个子图 axs[0, 1].scatter([1, 2, 3], [1, 4, 9]) # 第二个子图 axs[1, 0].bar(['A', 'B', 'C'], [3, 7, 2]) # 第三个子图 axs[1, 1].hist([1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4]) # 第四个子图 plt.tight_layout() # 自动调整子图间距 plt.show() ``` 2. **自定义样式** Matplotlib 支持多种样式选项,可以通过以下方式应用预定义样式: ```python import matplotlib.pyplot as plt plt.style.use('ggplot') # 应用 ggplot 风格 x = [1, 2, 3, 4, 5] y = [1, 4, 9, 16, 25] plt.plot(x, y) plt.show() ``` #### 官方资源 更多详细的教程和案例可以参考 Matplotlib 官网[^1]: - 官网地址:[https://matplotlib.org/index.html](https://matplotlib.org/index.html) - 示例画廊:[https://matplotlib.org/gallery/index.html](https://matplotlib.org/gallery/index.html)
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