利用matplotlib進行數據可視化

2020 年 3 月 3 日
筆記

matplotlib是python中的一個畫圖庫，繼承了matlib（從名字上也看得出來）的優點和語法，所以對於熟悉matlib的用戶來說是十分友好的。

pylab和pyplot

關於pylab和pyplot，人們做過不少的討論。這兩個模塊有哪些不同呢？pylab模塊跟matplotlib一起安裝，而pyplot則是matplotlib的內部模塊。兩者的導入方法有所不同，可選擇其中一種進行導入。

from pylab import *  #或  import matplotlib.pyplot as plt  import numpy as np

pylab在同一命名空間整合了pyplot和Numpy的功能，因此無需再單獨導入Numpy。更進一步來說，導入pylab後，pyplot和Numpy的函數就可以直接調用，而不用再指定其所屬模塊（命名空間），從而使得matplotlib開發環境更像是Matlab。

plot(x,y)  array([1,2,3,4])  #而不用指定模塊名稱  plt.plot()  np.array([1,2,3,4])

大多情況下，我們更樂意使用pyplot模塊。

線狀圖

這裡我使用jupyter來進行演示

ipython qtconsole --matplotlib inline

用matplotlib生成這個圖表很簡單，一行代碼就能搞定

plt.plot([1,2,3,4])  plt.show()

如圖所示，生成了一個Line2D對象。該對象為一條直線，它表示圖表中各數據點的線性延伸趨勢。我們可以看出，列表中的數據直接被作為y軸的值展示了出來，x周是從0開始的，所以我們要看一個數據的折線圖，只用輸入一個list即可。

但我們可以看出這個圖可能還很簡陋，比如有如下幾個問題：

y軸顯示為啥是0.5為步長間隔，我想以1為步長間隔
我想控制x軸展示的值，而不是從0開始
圖太小了，能否控制大小
x軸和y軸字太小了，能否控制大小
給x軸和y軸命個名吧
沒有網格看不清
沒有圖例
給線狀圖標上點
我想保存圖片到本地
怎麼畫子圖呢

接下來我們就一個一個解決。

1.設置x軸和y軸步長間隔

控制x軸，y軸顯示的值，有兩個參數

xticks(ticks, [labels], **kwargs)
yticks(ticks, [labels], **kwargs)
- ticks：控制顯示的位置，也就是顯示那幾個值，這幾個值必須在y值數據的範圍內，這裡也就是[1，4]這個範圍。
- [labels]：控制顯示在對應位置的值，可以是數也可以是字符。

y = [1,2,3,4]  step = 1  plt.yticks([i for i in y if i%step == 0])  plt.plot(y)

2.x軸展示的值

這裡展示了坐標軸顯示字符的情況。

注意第五行，我改成了[1,2,3,3.5,4]，所以顯示出來就多了個3.5。

y = [1,2,3,4]  scale_ls = range(4)  index_ls = ["富強","民主","文明","和諧"]  plt.xticks(scale_ls,index_ls)  plt.yticks([1,2,3,3.5,4])  plt.plot(y)

3.控制圖表大小

控制圖表的大小要用到的幾個方法

rcParams：這個參數是用來設置一些配置參數的，比如這裡我就用到了大小和dpi
- figure.figsize：控制大小，參數為一個二元組(x,y)，即長、寬
- figure.dpi：控制dpi

plt.rcParams['figure.figsize'] = (10,5)  plt.rcParams['figure.dpi'] = 200  y = [1,2,3,4]  scale_ls = range(4)  index_ls = ["富強","民主","文明","和諧"]  plt.xticks(scale_ls,index_ls)  plt.yticks([1,2,3,3.5,4])  plt.plot(y)

這裡可以看出更大更清晰了

4.調節x軸和y軸字體大小

這裡控制字體大小用到的也是xticks和yticks，只不過使用到了fontsize參數。

plt.rcParams['figure.figsize'] = (10,5)  plt.rcParams['figure.dpi'] = 200  y = [1,2,3,4]  scale_ls = range(4)  index_ls = ["富強","民主","文明","和諧"]  plt.xticks(scale_ls,index_ls,fontsize=20)  plt.yticks([1,2,3,3.5,4],fontsize=20)  plt.plot(y)

5.給x軸和y軸加上名字

使用

xlabel(str,fontsize=int )
ylabel(str,fontsize=int )

plt.rcParams['figure.figsize'] = (10,5)  plt.rcParams['figure.dpi'] = 200  y = [1,2,3,4]  scale_ls = range(4)  index_ls = ["富強","民主","文明","和諧"]  plt.xticks(scale_ls,index_ls,fontsize=20)  plt.yticks([1,2,3,3.5,4],fontsize=20)  plt.xlabel("核心價值觀", fontsize=20)  plt.ylabel("順序", fontsize=20)  plt.plot(y)

6.加上網格

plt.grid(True)，加上橫縱兩種網格。
plt.grid(True,axis="x"),加上x軸網格。

plt.rcParams['figure.figsize'] = (10,5)  plt.rcParams['figure.dpi'] = 200  y = [1,2,3,4]  scale_ls = range(4)  index_ls = ["富強","民主","文明","和諧"]  plt.xticks(scale_ls,index_ls,fontsize=20)  plt.yticks([1,2,3,3.5,4],fontsize=20)  plt.xlabel("核心價值觀", fontsize=20)  plt.ylabel("順序", fontsize=20)  plt.grid(True,axis="both")  plt.plot(y)

7.加上圖例

使用legend方法，裏面有這麼幾個參數

handles：代表使用的是那幾個曲線的對象
labels：代表對應的圖例文字
loc：放置的位置
prop：額外參數，例如size，控制圖例大小

t = np.arange(0, 2.5, 0.01)  y1 = map(math.sin, math.pi*t)  y2 = map(math.cos, math.pi*t)  l1, = plt.plot(list(y1))  l2, = plt.plot(list(y2))  plt.legend(handles = [l1, l2], labels = ['Sin', 'Cos'], loc = 'best', prop={'size': 20})

8.給線狀圖標點

只用在plot加入參數marker 即可

t = np.arange(0, 2.5, 0.1)  y1 = map(math.sin, math.pi*t)  y2 = map(math.cos, math.pi*t)  l1, = plt.plot(list(y1), marker = "o")  l2, = plt.plot(list(y2), marker = "*")  plt.legend(handles = [l1, l2], labels = ['Sin', 'Cos'], loc = 'best', prop={'size': 20})

9.保存圖片到本地

只用在最後使用savefig 方法

plt.savefig('test.png',dpi=400)

10.畫子圖

這裡使用到了subplot方法

他有三個參數，分別為

幾行
幾列
第幾個

舉個栗子

subplot(2,2,1) 2行2列（即子圖排列為田字格形狀）第一個
subplot(2,1,2) 2行1列（即子圖排列為縱向兩個圖形狀）第二個

t = np.arange(0, 2.5, 0.1)  y1 = map(math.sin, math.pi*t)  y2 = map(math.cos, math.pi*t)    plt.subplot(2, 1, 1)  plt.title("Sin", fontsize=20)  l1, = plt.plot(list(y1), marker = "o")    plt.subplot(2, 1, 2)  plt.title("Cos", fontsize=20)  l2, = plt.plot(list(y2), marker = "*")

這裡我還使用到了title方法，給對應圖表加上了標題。