matplotlib基本绘图

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已于 2025-07-11 14:35:52 修改 · 757 阅读

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#matplotlib #数据可视化 #python

于 2025-07-11 14:28:52 首次发布

matplotlib基本绘图

简介

Matplotlib 是 Python 中一个流行的绘图库，用于创建各种静态、动态和交互式的图表。

本文将通过一系列完整的案例来教授如何使用 Matplotlib 进行数据可视化。

环境准备

安装 matplotlib，在 Python 环境中安装 matplotlib：
```
pip install numpy matplotlib seaborn
```

安装完成后，可以验证是否安装成功：

import matplotlib
print(matplotlib.__version__)  # 输出版本号，例如：3.10.1

解决中文不能正常显示

import matplotlib.pyplot as plt

# 解决中文无法正常显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# 配置matplotlib支持中文字体和LaTeX数学符号
plt.rcParams.update({
     
     
    # 设置字体优先使用中文字体(SimHei黑体)，同时保留serif字体用于LaTeX数学符号
    "font.family": ["SimHei", "serif"],
    # 使用Computer Modern字体渲染数学符号
    "mathtext.fontset": "cm",
    # 解决坐标轴中负号显示问题，确保负号正确显示
    "axes.unicode_minus": False,
    # 不强制使用外部LaTeX，依赖matplotlib内置的数学表达式渲染
    "text.usetex": False,
})

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np



# ---------------------------
# 第一部分：全局配置
# ---------------------------
# 设置中文显示（解决中文乱码问题）

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 设置字体为黑体
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决符号显示问题

# 配置matplotlib支持中文字体和LaTeX数学符号
plt.rcParams.update({
   
   
    # 设置字体优先使用中文字体(SimHei黑体)，同时保留serif字体用于LaTeX数学符号
    "font.family": ["SimHei", "serif"],
    # 使用Computer Modern字体渲染数学符号
    "mathtext.fontset": "cm",
    # 解决坐标轴中负号显示问题，确保负号正确显示
    "axes.unicode_minus": False,
    # 不强制使用外部LaTeX，依赖matplotlib内置的数学表达式渲染
    "text.usetex": False,
})

1：简单折线图绘制

描述：

使用 matplotlib 创建一个简单的折线图，展示函数 y = x² 的曲线。要求设置标题、坐标轴标签、网格线，并为折线添加数据标记。

步骤：

导入必要的库。
准备数据。
使用 plt.plot() 方法绘制图表。
添加标题和标签。
显示图表。

代码示例：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 配置matplotlib支持中文字体和LaTeX数学符号
plt.rcParams.update({
   
   
    # 设置字体优先使用中文字体(SimHei黑体)，同时保留serif字体用于LaTeX数学符号
    "font.family": ["SimHei", "serif"],
    # 使用Computer Modern字体渲染数学符号
    "mathtext.fontset": "cm",
    # 解决坐标轴中负号显示问题，确保负号正确显示
    "axes.unicode_minus": False,
    # 不强制使用外部LaTeX，依赖matplotlib内置的数学表达式渲染
    "text.usetex": False,
})

# 生成数据
x = np.arange(1, 11)  # x轴数据：1到10的整数
y = x ** 2           # y轴数据：x的平方

# 创建图形和坐标轴
# 使用matplotlib的figure函数创建一个图形窗口，设置窗口的大小为宽12英寸、高6英寸
plt.figure(figsize=(12,6))

# 绘制折线图，添加标记和样式
# 调用plt.plot函数绘制折线图，以x为x轴数据，y为y轴数据，设置折线的颜色为蓝色(color='blue')，线型为实线(linestyle='-')，并为每个数据点添加圆圈标记(marker='o')
plt.plot(x, y, marker='o', linestyle='-', color='blue', label=r'$y = x^2$')
# plt.plot(x, y, marker='o', linestyle='-', color='blue', label='y = x²')  # 直接写²

# 添加标题和标签
# 设置图表的标题
plt.title('平方函数折线图', fontsize=15)
# 设置x轴的标签为'x 轴'
plt.xlabel('X值', fontsize=12)
# 设置y轴的标签为'y 轴'
plt.ylabel('Y值 (X²)', fontsize=12)

# 添加网格和图例
# 显示网格线，设置网格线的线型为虚线(linestyle='--')，透明度为0.7(alpha=0.7)
plt.grid(True, linestyle='--', alpha=0.7)
plt.legend()  # 显示图例

# 显示图形
plt.tight_layout()  # 自动调整布局
plt.show()

matplotlib折线图

2：多线图对比分析

描述：

创建一个双 Y 轴图表，同时展示正弦函数 sin(x) 和余弦函数 cos(x) 的曲线。要求使用不同颜色区分两条线，并为每个 Y 轴添加对应的标签。

import matplotlib.pyplot as plt  # 导入matplotlib的pyplot模块用于绘制图形
import numpy as np               # 导入numpy库用于数值计算

# 配置matplotlib支持中文字体和LaTeX数学符号
plt.rcParams.update({
   
   
    # 设置字体优先使用中文字体(SimHei黑体)，同时保留serif字体用于LaTeX数学符号
    "font.family": ["SimHei", "serif"],
    # 使用Computer Modern字体渲染数学符号
    "mathtext.fontset": "cm",
    # 解决坐标轴中负号显示问题，确保负号正确显示
    "axes.unicode_minus": False,
    # 不强制使用外部LaTeX，依赖matplotlib内置的数学表达式渲染
    "text.usetex": False,
})

# 生成数据
x = np.linspace(0, 10, 100)  # 生成0到10之间的100个等间距点
y1 = np.sin(x)               # 计算x的正弦值
y2 = np.cos(x)               # 计算x的余弦值

# 创建图形和双Y坐标轴
fig, ax1 = plt.subplots(figsize=(10, 6))  # 创建图形和主坐标轴，设置图形大小为10x6英寸

# 绘制正弦曲线（左Y轴)
color = 'tab:red'            # 设置正弦曲线颜色为红色
ax1.set_xlabel('X值', fontsize=12)       # 设置X轴标签
ax1.set_ylabel('正弦值', color=color, fontsize=12)  # 设置左Y轴标签，颜色为红色
ax1.plot(x, y1, color=color, linewidth=2, label='正弦')  # 绘制正弦曲线，线宽为2
ax1.tick_params(axis='y', labelcolor=color)  # 设置左Y轴刻度颜色为红色

# 创建第二个Y轴（共享X轴）
ax2 = ax1.twinx()  # 创建第二个Y轴，与ax1共享X轴

# 绘制余弦曲线（右Y轴）
color = 'tab:blue'         # 设置余弦曲线颜色为蓝色
ax2.set_ylabel('余弦值', color=color, fontsize=12)  # 设置右Y轴标签，颜色为蓝色
ax2.plot(x, y2, color=color, linewidth=2, label='余弦')  # 绘制余弦曲线，线宽为2
ax2.tick_params(axis='y', labelcolor=color)