Matplotlib基础知识

概念

1.Matplotlib 库：是一款用于数据可视化的 Python 软件包，支持跨平台运行，它能够根据 NumPy ndarray 数组来绘制 2D 图像，它使用简单、代码清晰易懂

2.Matplotlib 图形组成：

（1）Figure：指整个图形，您可以把它理解成一张画布，它包括了所有的元素，比如标题、轴线等

（2）Axes：绘制 2D 图像的实际区域，也称为轴域区，或者绘图区

（3）Axis：指坐标系中的垂直轴与水平轴，包含轴的长度大小（图中轴长为 7）、轴标签（指 x 轴，y轴）和刻度标签

（4）Artist：您在画布上看到的所有元素都属于 Artist 对象，比如文本对象（title、xlabel、ylabel）、Line2D 对象（用于绘制2D图像）等

（5）Matplotlib 功能扩展包：许多第三方工具包都对 Matplotlib 进行了功能扩展，其中有些安装包需要单独安装，也有一些允许与 Matplotlib 一起安装。常见的工具包如下：

• Basemap：这是一个地图绘制工具包，其中包含多个地图投影，海岸线和国界线
• Cartopy：这是一个映射库，包含面向对象的映射投影定义，以及任意点、线、面的图像转换能力
• Excel tools： 这是 Matplotlib 为了实现与 Microsoft Excel 交换数据而提供的工具
• Mplot3d：它用于 3D 绘图
• Natgrid：这是 Natgrid 库的接口，用于对间隔数据进行不规则的网格化处理

安装

• 不指定版本

 pip install matplotlib

• 不指定版本，但有镜像源

pip install matplotlib -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/

• 指定版本

 pip install matplotlib==3.3.4 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/

• 更新

pip install --upgrade matplotlib -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/

应用场景

1.数据可视化主要有以下应用场景：

• 企业领域：利用直观多样的图表展示数据，从而为企业决策提供支持
• 股票走势预测：通过对股票涨跌数据的分析，给股民提供更合理化的建议
• 商超产品销售：对客户群体和所购买产品进行数据分析，促使商超制定更好的销售策略
• 预测销量：对产品销量的影响因素进行分析，可以预测出产品的销量走势

常用API

绘图类型

函数名称	描述
Bar	绘制条形图
Barh	绘制水平条形图
Boxplot	绘制箱型图
Hist	绘制直方图
his2d	绘制2D直方图
Pie	绘制饼状图
Plot	在坐标轴上画线或者标记
Polar	绘制极坐标图
Scatter	绘制x与y的散点图
Stackplot	绘制堆叠图
Stem	用来绘制二维离散数据绘制（又称为火柴图）
Step	绘制阶梯图
Quiver	绘制一个二维按箭头

Image 函数

函数名称	描述
Imread	从文件中读取图像的数据并形成数组
Imsave	将数组另存为图像文件
Imshow	在数轴区域内显示图像

Axis 函数

函数名称	描述
Axes	在画布(Figure)中添加轴
Text	向轴添加文本
Title	设置当前轴的标题
Xlabel	设置x轴标签
Xlim	获取或者设置x轴区间大小
Xscale	设置x轴缩放比例
Xticks	获取或设置x轴刻标和相应标签
Ylabel	设置y轴的标签
Ylim	获取或设置y轴的区间大小
Yscale	设置y轴的缩放比例
Yticks	获取或设置y轴的刻标和相应标签

Figure 函数

函数名称	描述
Figtext	在画布上添加文本
Figure	创建一个新画布
Show	显示数字
Savefig	保存当前画布
Close	关闭画布窗口

pylab 模块

1.PyLab 是一个面向 Matplotlib 的绘图库接口，其语法和 MATLAB 十分相近。

2.pylab 是 matplotlib 中的一个模块，它将 matplotlib.pyplot 和 numpy 的功能组合在一起，使得你可以直接使用 numpy 的函数和 matplotlib.pyplot 的绘图功能，而不需要显式地导入 numpy 和 matplotlib.pyplot。

3.优点

• 方便快捷：pylab 的设计初衷是为了方便快速绘图和数值计算，使得你可以直接使用 numpy 的函数和 matplotlib.pyplot 的绘图功能，而不需要显式地导入 numpy 和 matplotlib.pyplot。
• 简化代码：使用 pylab 可以减少导入语句的数量，使代码更简洁。

4.缺点

• 命名空间污染：pylab 将 numpy 和 matplotlib.pyplot 的功能组合在一起，可能会导致命名空间污染，使得代码的可读性和可维护性降低。
• 不适合大型项目：对于大型项目或需要精细控制的项目，pylab 可能不够灵活。

5.pyplot 是 matplotlib 中的一个模块，提供了类似于 MATLAB 的绘图接口。它是一个更底层的接口，提供了更多的控制和灵活性。

• 使用 pyplot 需要显式地导入 numpy 和 matplotlib.pyplot，代码量相对较多。例如：

import matplotlib.pyplot as plt 
import numpy as np

常用函数

plot 函数

1.pylab.plot 是一个用于绘制二维图形的函数。它可以根据提供的 x 和 y 数据点绘制线条和/或标记。

2.语法

pylab.plot(x, y, format_string=None, **kwargs)

3.参数

• x: x 轴数据，可以是一个数组或列表。
• y: y 轴数据，可以是一个数组或列表。
• format_string: 格式字符串，用于指定线条样式、颜色等。
• **kwargs: 其他关键字参数，用于指定线条的属性。

plot 函数可以接受一个或两个数组作为参数，分别代表 x 和 y 坐标。如果你只提供一个数组，它将默认用作 y 坐标，而 x 坐标将默认为数组的索引。

4.格式字符串

（1）格式字符串由颜色、标记和线条样式组成。

• 颜色：

'b'：蓝色 'g'：绿色 'r'：红色 'c'：青色 'm'：洋红色 'y'：黄色 'k'：黑色 'w'：白色

• 标记：

'.'：点标记 ','：像素标记 'o'：圆圈标记 'v'：向下三角标记 '^'：向上三角标记 '<'：向左三角标记 '>'：向右三角标记 's'：方形标记 'p'：五边形标记 '*'：星形标记 'h'：六边形标记 1 'H'：六边形标记 2 '+'：加号标记 'x'：叉号标记