数据可视化matplotlib用法

matplotlib 数据可视化，matplotlib是python的一个绘图库。使用它可以很方便的绘制出版质量级别的图形。

一，matplotlib基本功能

1. 基本绘图 （在二维平面坐标系中绘制连续的线）
   1. 设置线型、线宽和颜色  
   2. 设置坐标轴范围
   3. 设置坐标刻度
   4. 设置坐标轴
   5. 图例
   6. 特殊点
   7. 备注
2. 图形对象(图形窗口)
   1. 子图
   2. 刻度定位器
   3. 刻度网格线
   4. 半对数坐标
   5. 散点图
   6. 填充
   7. 条形图
   8. 饼图
   9. 等高线图
   10. 热成像图
   11. 三维曲面
   12. 简单动画

二， matplotlib基本功能详解   基本绘图

1，绘图核心API

2，设置线型、线宽


linestyle: 设置线型，常见取值有实线（'-'）、虚线（'--'）、点虚线（'-.'）、点线（':'）

linewidth：线宽    color：颜色

颜色的英文单词：red, blue, green等
颜色的英文缩写：r, b, g
元组：(0.3, 0.4, 0.5)   (r, g, b)
    (0.3, 0.3, 0.6, 0.3)  最后一位是透明度
 

alpha: 设置透明度（0~1之间）
案例：绘制正弦、余弦曲线，并设置线型、线宽、颜色、透明度,

3，设置坐标轴范围

（1），设置坐标轴范围,
#x_limt_min:    <float> x轴范围最小值
#x_limit_max:    <float> x轴范围最大值
plt.xlim(x_limt_min, x_limit_max)
#y_limt_min:    <float> y轴范围最小值
#y_limit_max:    <float> y轴范围最大值
plt.ylim(y_limt_min, y_limit_max)
 

（2）设置坐标刻度

#x_val_list:     x轴刻度值序列
#x_text_list:    x轴刻度标签文本序列 [可选]
plt.xticks(x_val_list , x_text_list )
#y_val_list:     y轴刻度值序列
#y_text_list:    y轴刻度标签文本序列 [可选]
plt.yticks(y_val_list , y_text_list )
案例：绘制二次函数曲线

（3）刻度文本的特殊语法  LaTex排版语法字符串*
r'$x^n+y^n=z^n$',   r'$\int\frac{1}{x} dx = \ln |x| + C$',     r'$-\frac{\pi}{2}$'
x^n+y^n=z^n,  \int\frac{1}{x} dx = \ln |x| + C,     -\frac{\pi}{2}

5，设置坐标轴     坐标轴名：left / right / bottom / top
# 获取当前坐标轴字典，{'left':左轴,'right':右轴,'bottom':下轴,'top':上轴 }
ax = plt.gca()
# 获取其中某个坐标轴
axis = ax.spines['坐标轴名']
# 设置坐标轴的位置。 该方法需要传入2个元素的元组作为参数
# type: <str> 移动坐标轴的参照类型  一般为'data' (以数据的值作为移动参照值)
# val:  参照值
axis.set_position((type, val))
# 设置坐标轴的颜色
# color: <str> 颜色值字符串
axis.set_color(color)
 

案例：设置坐标轴格式```python

```

6，图例：显示两条曲线的图例，并测试loc属性。
# 再绘制曲线时定义曲线的label
# label: <关键字参数 str> 支持LaTex排版语法字符串
plt.plot(xarray, yarray ... label='', ...)
# 设置图例的位置
# loc: <关键字参数> 制定图例的显示位置 (若不设置loc，则显示默认位置)
#     ===============   =============
#    Location String   Location Code
#    ===============   =============
#    'best'            0
#    'upper right'     1
#    'upper left'      2
#    'lower left'      3
#    'lower right'     4
#    'right'           5
#    'center left'     6
#    'center right'    7
#    'lower center'    8
#    'upper center'    9
#    'center'          10
#    ===============   =============
plt.legend(loc='')

特殊点

语法：
# xarray: <序列> 所有需要标注点的水平坐标组成的序列
# yarray: <序列> 所有需要标注点的垂直坐标组成的序列
plt.scatter(xarray, yarray,
           marker='',         #点型 ~ matplotlib.markers
           s='',             #大小
           edgecolor='',     #边缘色
           facecolor='',    #填充色
           zorder=3            #绘制图层编号 （编号越大，图层越靠上） )

示例：在二次函数图像中添加特殊点
# 绘制特殊点
plt.scatter(x_tck,  # x坐标数组
            x_tck ** 2,  # y坐标数组
            marker="s",  # 点形状 s:square
            s=40,  # 大小
            facecolor="blue",  # 填充色
            zorder=3)  # 图层编号

*marker点型可参照：help(matplotlib.markers)*

*也可参照附录： matplotlib point样式*

备注：
# 在图表中为某个点添加备注。包含备注文本，备注箭头等图像的设置。
plt.annotate(
    r'$\frac{\pi}{2}$',            #备注中显示的文本内容
    xycoords='data',            #备注目标点所使用的坐标系（data表示数据坐标系）
    xy=(x, y),                     #备注目标点的坐标
    textcoords='offset points',    #备注文本所使用的坐标系（offset points表示参照点的偏移坐标系）
    xytext=(x, y),                #备注文本的坐标
    fontsize=14,                #备注文本的字体大小
    arrowprops=dict()            #使用字典定义文本指向目标点的箭头样式
)

arrowprops参数使用字典定义指向目标点的箭头样式
#arrowprops字典参数的常用key
arrowprops=dict(
    arrowstyle='',        #定义箭头样式
    connectionstyle=''    #定义连接线的样式
)

箭头样式（arrowstyle）字符串如下
============   =============================================
Name           Attrs
============   =============================================
  '-'          None
  '->'         head_length=0.4,head_width=0.2
  '-['         widthB=1.0,lengthB=0.2,angleB=None
  '|-|'        widthA=1.0,widthB=1.0
  '-|>'        head_length=0.4,head_width=0.2
  '<-'         head_length=0.4,head_width=0.2
  '<->'        head_length=0.4,head_width=0.2
  '<|-'        head_length=0.4,head_width=0.2
  '<|-|>'      head_length=0.4,head_width=0.2
  'fancy'      head_length=0.4,head_width=0.4,tail_width=0.4
  'simple'     head_length=0.5,head_width=0.5,tail_width=0.2
  'wedge'      tail_width=0.3,shrink_factor=0.5
============   =============================================

连接线样式（connectionstyle）字符串如下
============   =============================================
Name           Attrs
============   =============================================
  'angle'         angleA=90,angleB=0,rad=0.0
  'angle3'         angleA=90,angleB=0`   
  'arc'            angleA=0,angleB=0,armA=None,armB=None,rad=0.0
  'arc3'         rad=0.0
  'bar'         armA=0.0,armB=0.0,fraction=0.3,angle=None
============   =============================================

示例：在二次函数图像中添加备注
# 设置备注
plt.annotate(
    r'$y = x ^ 2$',            #备注中显示的文本内容
    xycoords='data',            #备注目标点所使用的坐标系（data表示数据坐标系）
    xy=(4, 16),                     #备注目标点的坐标 (4,16)
    textcoords='offset points',    #备注文本所使用的坐标系（offset points表示参照点的偏移坐标系）
    xytext=(20, 30),                #备注文本的坐标
    fontsize=14,                #备注文本的字体大小
    arrowprops=dict(
        arrowstyle="->", connectionstyle="angle3"
    )            #使用字典定义文本指向目标点的箭头样式
)