matplotlib是受MATLAB的啟發(fā)構(gòu)建的。MATLAB是數(shù)據(jù)繪圖領(lǐng)域廣泛使用的語言和工具。MATLAB語言是面向過程的。利用函數(shù)的調(diào)用，MATLAB中可以輕松的利用一行命令來繪制直線，然后再用一系列的函數(shù)調(diào)整結(jié)果。

matplotlib有一套完全仿照MATLAB的函數(shù)形式的繪圖接口，在matplotlib.pyplot模塊中。這套函數(shù)接口方便MATLAB用戶過度到matplotlib包

官網(wǎng)：http:///

學(xué)習(xí)方式：從官網(wǎng)examples入門學(xué)習(xí)

• http:///examples/index.html

• http:///gallery.html

 import matplotlib.pyplot as plt

在繪圖結(jié)構(gòu)中，figure創(chuàng)建窗口，subplot創(chuàng)建子圖。所有的繪畫只能在子圖上進(jìn)行。plt表示當(dāng)前子圖，若沒有就創(chuàng)建一個子圖。所有你會看到一些教程中使用plt進(jìn)行設(shè)置，一些教程使用子圖屬性進(jìn)行設(shè)置。他們往往存在對應(yīng)功能函數(shù)。

Figure：面板(圖)，matplotlib中的所有圖像都是位于figure對象中，一個圖像只能有一個figure對象。

Subplot：子圖，figure對象下創(chuàng)建一個或多個subplot對象(即axes)用于繪制圖像。

圖片1.png

配置參數(shù)：

axex: 設(shè)置坐標(biāo)軸邊界和表面的顏色、坐標(biāo)刻度值大小和網(wǎng)格的顯示
figure: 控制dpi、邊界顏色、圖形大小、和子區(qū)( subplot)設(shè)置
font: 字體集（font family）、字體大小和樣式設(shè)置
grid: 設(shè)置網(wǎng)格顏色和線性
legend: 設(shè)置圖例和其中的文本的顯示
line: 設(shè)置線條（顏色、線型、寬度等）和標(biāo)記
patch: 是填充2D空間的圖形對象，如多邊形和圓?？刂凭€寬、顏色和抗鋸齒設(shè)置等。
savefig: 可以對保存的圖形進(jìn)行單獨設(shè)置。例如，設(shè)置渲染的文件的背景為白色。
verbose: 設(shè)置matplotlib在執(zhí)行期間信息輸出，如silent、helpful、debug和debug-annoying。
xticks和yticks: 為x,y軸的主刻度和次刻度設(shè)置顏色、大小、方向，以及標(biāo)簽大小。

線條相關(guān)屬性標(biāo)記設(shè)置

線條標(biāo)記

標(biāo)記maker            描述

‘o’                 圓圈  
‘.’                 點
‘D’                 菱形  
‘s’                 正方形
‘h’                 六邊形1    
‘*’                 星號
‘H’                 六邊形2    
‘d’                 小菱形
‘_’                 水平線 
‘v’                 一角朝下的三角形
‘8’                 八邊形 
‘<’                 一角朝左的三角形
‘p’                 五邊形 
‘>’                 一角朝右的三角形
‘,’                 像素  
‘^’                 一角朝上的三角形
‘+’                 加號  
‘\  ‘               豎線
‘None’,’’,’ ‘       無   
‘x’                 X

顏色

別名             顏色   

b               藍(lán)色  
g               綠色
r               紅色  
y               黃色
c               青色
k               黑色   
m               洋紅色 
w               白色

如果這兩種顏色不夠用，還可以通過兩種其他方式來定義顏色值：

1、使用HTML十六進(jìn)制字符串 color=’#123456’ 使用合法的HTML顏色名字（’red’,’chartreuse’等）。
2、也可以傳入一個歸一化到[0,1]的RGB元祖。 color=(0.3,0.3,0.4)

背景色

通過向如matplotlib.pyplot.axes()或者matplotlib.pyplot.subplot()這樣的方法提供一個axisbg參數(shù)，可以指定坐標(biāo)這的背景色。

subplot(111,axisbg=(0.1843,0.3098,0.3098)）

以下示例需要引入的庫包括

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.ticker import MultipleLocator

繪圖操作步驟（以點圖、線圖為例）

#使用numpy產(chǎn)生數(shù)據(jù)
x=np.arange(-5,5,0.1)
y=x*3

#創(chuàng)建窗口、子圖
#方法1：先創(chuàng)建窗口，再創(chuàng)建子圖。（一定繪制）
fig = plt.figure(num=1, figsize=(15, 8),dpi=80)     #開啟一個窗口，同時設(shè)置大小，分辨率
ax1 = fig.add_subplot(2,1,1)  #通過fig添加子圖，參數(shù)：行數(shù)，列數(shù)，第幾個。
ax2 = fig.add_subplot(2,1,2)  #通過fig添加子圖，參數(shù)：行數(shù)，列數(shù)，第幾個。
print(fig,ax1,ax2)
#方法2：一次性創(chuàng)建窗口和多個子圖。（空白不繪制）
fig,axarr = plt.subplots(4,1)  #開一個新窗口，并添加4個子圖，返回子圖數(shù)組
ax1 = axarr[0]    #通過子圖數(shù)組獲取一個子圖
print(fig,ax1)
#方法3：一次性創(chuàng)建窗口和一個子圖。（空白不繪制）
ax1 = plt.subplot(1,1,1,facecolor='white')      #開一個新窗口，創(chuàng)建1個子圖。facecolor設(shè)置背景顏色
print(ax1)
#獲取對窗口的引用，適用于上面三種方法
# fig = plt.gcf()   #獲得當(dāng)前figure
# fig=ax1.figure   #獲得指定子圖所屬窗口

# fig.subplots_adjust(left=0)                         #設(shè)置窗口左內(nèi)邊距為0，即左邊留白為0。

#設(shè)置子圖的基本元素
ax1.set_title('python-drawing')            #設(shè)置圖體，plt.title
ax1.set_xlabel('x-name')                    #設(shè)置x軸名稱,plt.xlabel
ax1.set_ylabel('y-name')                    #設(shè)置y軸名稱,plt.ylabel
plt.axis([-6,6,-10,10])                  #設(shè)置橫縱坐標(biāo)軸范圍，這個在子圖中被分解為下面兩個函數(shù)
ax1.set_xlim(-5,5)                           #設(shè)置橫軸范圍，會覆蓋上面的橫坐標(biāo),plt.xlim
ax1.set_ylim(-10,10)                         #設(shè)置縱軸范圍，會覆蓋上面的縱坐標(biāo),plt.ylim

xmajorLocator = MultipleLocator(2)   #定義橫向主刻度標(biāo)簽的刻度差為2的倍數(shù)。就是隔幾個刻度才顯示一個標(biāo)簽文本
ymajorLocator = MultipleLocator(3)   #定義縱向主刻度標(biāo)簽的刻度差為3的倍數(shù)。就是隔幾個刻度才顯示一個標(biāo)簽文本

ax1.xaxis.set_major_locator(xmajorLocator) #x軸 應(yīng)用定義的橫向主刻度格式。如果不應(yīng)用將采用默認(rèn)刻度格式
ax1.yaxis.set_major_locator(ymajorLocator) #y軸 應(yīng)用定義的縱向主刻度格式。如果不應(yīng)用將采用默認(rèn)刻度格式

ax1.xaxis.grid(True, which='major')      #x坐標(biāo)軸的網(wǎng)格使用定義的主刻度格式
ax1.yaxis.grid(True, which='major')      #x坐標(biāo)軸的網(wǎng)格使用定義的主刻度格式

ax1.set_xticks([])     #去除坐標(biāo)軸刻度
ax1.set_xticks((-5,-3,-1,1,3,5))  #設(shè)置坐標(biāo)軸刻度
ax1.set_xticklabels(labels=['x1','x2','x3','x4','x5'],rotation=-30,fontsize='small')  #設(shè)置刻度的顯示文本，rotation旋轉(zhuǎn)角度，fontsize字體大小

plot1=ax1.plot(x,y,marker='o',color='g',label='legend1')   #點圖：marker圖標(biāo)
plot2=ax1.plot(x,y,linestyle='--',alpha=0.5,color='r',label='legend2')   #線圖：linestyle線性，alpha透明度，color顏色，label圖例文本

ax1.legend(loc='upper left')            #顯示圖例,plt.legend()
ax1.text(2.8, 7, r'y=3*x')                #指定位置顯示文字,plt.text()
ax1.annotate('important point', xy=(2, 6), xytext=(3, 1.5),  #添加標(biāo)注，參數(shù)：注釋文本、指向點、文字位置、箭頭屬性
            arrowprops=dict(facecolor='black', shrink=0.05),
            )
#顯示網(wǎng)格。which參數(shù)的值為major(只繪制大刻度)、minor(只繪制小刻度)、both，默認(rèn)值為major。axis為'x','y','both'
ax1.grid(b=True,which='major',axis='both',alpha= 0.5,color='skyblue',linestyle='--',linewidth=2)

axes1 = plt.axes([.2, .3, .1, .1], facecolor='y')       #在當(dāng)前窗口添加一個子圖，rect=[左, 下, 寬, 高]，是使用的絕對布局，不和以存在窗口擠占空間
axes1.plot(x,y)  #在子圖上畫圖
plt.savefig('aa.jpg',dpi=400,bbox_inches='tight')   #savefig保存圖片，dpi分辨率，bbox_inches子圖周邊白色空間的大小
plt.show()    #打開窗口，對于方法1創(chuàng)建在窗口一定繪制，對于方法2方法3創(chuàng)建的窗口，若坐標(biāo)系全部空白，則不繪制

plot時可以設(shè)置的屬性包括如下：

屬性                      值類型
alpha                   浮點值
animated                [True / False]
antialiased or aa       [True / False]
clip_box                matplotlib.transform.Bbox 實例
clip_on                 [True / False]
clip_path               Path 實例， Transform，以及Patch實例
color or c              任何 matplotlib 顏色
contains                命中測試函數(shù)
dash_capstyle           ['butt' / 'round' / 'projecting']
dash_joinstyle          ['miter' / 'round' / 'bevel']
dashes                  以點為單位的連接/斷開墨水序列
data                    (np.array xdata, np.array ydata)
figure                  matplotlib.figure.Figure 實例
label                   任何字符串
linestyle or ls         [ '-' / '--' / '-.' / ':' / 'steps' / ...]
linewidth or lw         以點為單位的浮點值
lod                     [True / False]
marker                  [ '+' / ',' / '.' / '1' / '2' / '3' / '4' ]
markeredgecolor or mec  任何 matplotlib 顏色
markeredgewidth or mew  以點為單位的浮點值
markerfacecolor or mfc  任何 matplotlib 顏色
markersize or ms        浮點值
markevery               [ None / 整數(shù)值 / (startind, stride) ]
picker                  用于交互式線條選擇
pickradius              線條的拾取選擇半徑
solid_capstyle          ['butt' / 'round' / 'projecting']
solid_joinstyle         ['miter' / 'round' / 'bevel']
transform               matplotlib.transforms.Transform 實例
visible                 [True / False]
xdata                   np.array
ydata                   np.array
zorder                  任何數(shù)值

一個窗口多個圖

#一個窗口，多個圖，多條數(shù)據(jù)
sub1=plt.subplot(211,facecolor=(0.1843,0.3098,0.3098))  #將窗口分成2行1列，在第1個作圖，并設(shè)置背景色
sub2=plt.subplot(212)   #將窗口分成2行1列，在第2個作圖
sub1.plot(x,y)          #繪制子圖
sub2.plot(x,y)          #繪制子圖

axes1 = plt.axes([.2, .3, .1, .1], facecolor='y')  #添加一個子坐標(biāo)系，rect=[左, 下, 寬, 高]
plt.plot(x,y)           #繪制子坐標(biāo)系，
axes2 = plt.axes([0.7, .2, .1, .1], facecolor='y')  #添加一個子坐標(biāo)系，rect=[左, 下, 寬, 高]
plt.plot(x,y)
plt.show()

極坐標(biāo)

屬性設(shè)置同點圖、線圖中。

fig = plt.figure(2)                                #新開一個窗口
ax1 = fig.add_subplot(1,2,1,polar=True)                  #啟動一個極坐標(biāo)子圖
theta=np.arange(0,2*np.pi,0.02)              #角度數(shù)列值
ax1.plot(theta,2*np.ones_like(theta),lw=2)   #畫圖，參數(shù)：角度，半徑，lw線寬
ax1.plot(theta,theta/6,linestyle='--',lw=2)           #畫圖，參數(shù)：角度，半徑，linestyle樣式，lw線寬

ax2 = fig.add_subplot(1,2,2,polar=True)                  #啟動一個極坐標(biāo)子圖
ax2.plot(theta,np.cos(5*theta),linestyle='--',lw=2)
ax2.plot(theta,2*np.cos(4*theta),lw=2)

ax2.set_rgrids(np.arange(0.2,2,0.2),angle=45)   #距離網(wǎng)格軸，軸線刻度和顯示位置
ax2.set_thetagrids([0,45,90])                   #角度網(wǎng)格軸，范圍0-360度

plt.show()

柱形圖

屬性設(shè)置同點圖、線圖中。

plt.figure(3)
x_index = np.arange(5)   #柱的索引
x_data = ('A', 'B', 'C', 'D', 'E')
y1_data = (20, 35, 30, 35, 27)
y2_data = (25, 32, 34, 20, 25)
bar_width = 0.35   #定義一個數(shù)字代表每個獨立柱的寬度

rects1 = plt.bar(x_index, y1_data, width=bar_width,alpha=0.4, color='b',label='legend1')            #參數(shù)：左偏移、高度、柱寬、透明度、顏色、圖例
rects2 = plt.bar(x_index + bar_width, y2_data, width=bar_width,alpha=0.5,color='r',label='legend2') #參數(shù)：左偏移、高度、柱寬、透明度、顏色、圖例
#關(guān)于左偏移，不用關(guān)心每根柱的中心不中心，因為只要把刻度線設(shè)置在柱的中間就可以了
plt.xticks(x_index + bar_width/2, x_data)   #x軸刻度線
plt.legend()    #顯示圖例
plt.tight_layout()  #自動控制圖像外部邊緣，此方法不能夠很好的控制圖像間的間隔
plt.show()

直方圖

fig,(ax0,ax1) = plt.subplots(nrows=2,figsize=(9,6))     #在窗口上添加2個子圖
sigma = 1   #標(biāo)準(zhǔn)差
mean = 0    #均值
x=mean+sigma*np.random.randn(10000)   #正態(tài)分布隨機數(shù)
ax0.hist(x,bins=40,normed=False,histtype='bar',facecolor='yellowgreen',alpha=0.75)   #normed是否歸一化，histtype直方圖類型，facecolor顏色，alpha透明度
ax1.hist(x,bins=20,normed=1,histtype='bar',facecolor='pink',alpha=0.75,cumulative=True,rwidth=0.8) #bins柱子的個數(shù),cumulative是否計算累加分布，rwidth柱子寬度
plt.show()  #所有窗口運行

散點圖

fig = plt.figure(4)          #添加一個窗口
ax =fig.add_subplot(1,1,1)   #在窗口上添加一個子圖
x=np.random.random(100)      #產(chǎn)生隨機數(shù)組
y=np.random.random(100)      #產(chǎn)生隨機數(shù)組
ax.scatter(x,y,s=x*1000,c='y',marker=(5,1),alpha=0.5,lw=2,facecolors='none')  #x橫坐標(biāo)，y縱坐標(biāo)，s圖像大小，c顏色，marker圖片，lw圖像邊框?qū)挾?plt.show()  #所有窗口運行

三維圖

fig = plt.figure(5)
ax=fig.add_subplot(1,1,1,projection='3d')     #繪制三維圖

x,y=np.mgrid[-2:2:20j,-2:2:20j]  #獲取x軸數(shù)據(jù)，y軸數(shù)據(jù)
z=x*np.exp(-x**2-y**2)   #獲取z軸數(shù)據(jù)

ax.plot_surface(x,y,z,rstride=2,cstride=1,cmap=plt.cm.coolwarm,alpha=0.8)  #繪制三維圖表面
ax.set_xlabel('x-name')     #x軸名稱
ax.set_ylabel('y-name')     #y軸名稱
ax.set_zlabel('z-name')     #z軸名稱

plt.show()

畫矩形、多邊形、圓形和橢圓

fig = plt.figure(6)   #創(chuàng)建一個窗口
ax=fig.add_subplot(1,1,1)   #添加一個子圖
rect1 = plt.Rectangle((0.1,0.2),0.2,0.3,color='r')  #創(chuàng)建一個矩形，參數(shù)：(x,y),width,height
circ1 = plt.Circle((0.7,0.2),0.15,color='r',alpha=0.3)  #創(chuàng)建一個橢圓，參數(shù)：中心點，半徑，默認(rèn)這個圓形會跟隨窗口大小進(jìn)行長寬壓縮
pgon1 = plt.Polygon([[0.45,0.45],[0.65,0.6],[0.2,0.6]])  #創(chuàng)建一個多邊形，參數(shù)：每個頂點坐標(biāo)

ax.add_patch(rect1)  #將形狀添加到子圖上
ax.add_patch(circ1)  #將形狀添加到子圖上
ax.add_patch(pgon1)  #將形狀添加到子圖上

fig.canvas.draw()  #子圖繪制
plt.show()