30 Python的matplotlib模块

概述

在上一节,我们介绍了Python的pandas模块,包括:Series、DataFrame、数据读取和写入等内容。在这一节,我们将介绍Python的matplotlib模块。matplotlib模块是一个Python的2D绘图库,可以实现各种类型的图形绘制,包括:线图、柱状图、饼图、散点图等。matplotlib支持各种格式的输出,比如:PNG、SVG、PDF等,可以很方便地将图形输出到文件或在屏幕上显示。

在Python中使用matplotlib模块,需要先安装matplotlib库。可以通过pip命令进行安装:pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple matplotlib。安装完成后,就可以在Python脚本中导入matplotlib模块,并使用其函数和方法了。

线图

在下面的示例代码中,我们首先引入了Matplotlib的pyplot模块,并定义了x、y两个列表。然后,使用plt.plot(x, y)函数绘制了一条线。最后,通过plt.show()函数显示图形。

python 复制代码
import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 3, 5, 7, 9]
y = [1, 9, 25, 49, 81]

plt.plot(x, y)
plt.show()

执行上面的示例代码后,其输出如下。

除了基本的绘图函数,Matplotlib还提供了许多参数设置功能,可以自定义图形的各种属性,比如:颜色、线型、刻度、标签等。下面的示例代码绘制了一条黄色的线,并设置了X轴和Y轴的标签。

python 复制代码
import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 3, 5, 7, 9]
y = [1, 9, 25, 49, 81]

plt.plot(x, y, color = 'yellow')
plt.xlabel('X Axis')
plt.ylabel('Y Axis')
plt.show()

执行上面的示例代码后,其输出如下。

柱状图

在下面的示例代码中,我们使用plt.bar()函数绘制了一个简单的柱状图,并传入了标签和相应的数值,图形中的每个柱子都对应一个标签和一个数值。

python 复制代码
import matplotlib.pyplot as plt

labels = ['C', 'S', 'D', 'N']
values = [36, 50, 22, 65]

plt.bar(labels, values)
plt.show()

执行上面的示例代码后,其输出如下。

饼图

在下面的示例代码中,我们使用plt.pie()函数绘制了一个简单的饼图,并传入了标签和相应的数值。plt.pie()函数有如下几个参数,分别进行介绍。

sizes:表示每个部分的大小,它将自动根据这些大小生成饼图。

labels:表示每个部分的标签。

autopct:用于显示每个部分的百分比,格式由参数值决定。在本例中,它显示的是百分比的小数形式,保留两位小数。

python 复制代码
import matplotlib.pyplot as plt

labels = ['C', 'S', 'D', 'N']
values = [36, 50, 22, 65]

# 保留两位小数
plt.pie(values, labels = labels, autopct = '%1.2f%%') 
# 确保饼图是圆的(即x轴和y轴的比例相同)  
plt.axis('equal')
plt.show()

执行上面的示例代码后,其输出如下。

散点图

在下面的示例代码中,我们使用plt.scatter(x, y)函数创建了散点图。该函数接受两个参数:x和y坐标列表。然后,我们使用plt.title()、plt.xlabel()、plt.ylabel()函数为散点图添加了标题和轴标签。

python 复制代码
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成一些随机数据
x = np.random.rand(30)
y = np.random.rand(30)

# 创建散点图
plt.scatter(x, y)

# 添加标题和轴标签
plt.title('Scatter Plot Demo')
plt.xlabel('X-Axis')
plt.ylabel('Y-Axis')

plt.show()

执行上面的示例代码后,其输出如下。

添加文本及矩形

对于定制化需求,Matplotlib模块提供了大量的参数和API供用户自定义图形。比如:可以设置图形的标题、标签、颜色、线型、刻度等属性,也可以添加文本、散点、矩形等图形元素。

在下面的示例代码中,我们首先使用plt.text函数添加了文本。然后,使用plt.Rectangle函数来创建一个矩形对象,并使用ax.add_patch函数将它添加到图形上。矩形的位置和大小由它的四个参数决定:左下角的x和y坐标、矩形的宽度和高度。另外,我们还可以设置矩形的颜色和线宽。最后,我们设置x和y轴的限制,以便全部的矩形都能被显示出来。

python 复制代码
import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 3, 5, 7, 9]
y = [1, 9, 25, 49, 81]

plt.plot(x, y)

# 添加文本
plt.text(5, 36, 'CSDN', fontsize = 12)

# 添加矩形
fig, ax = plt.subplots()
rect = plt.Rectangle((3, 3), 6, 9, fill = True, edgecolor = 'red', linewidth = 2)
ax.add_patch(rect)

# 设置x和y轴的限制,以便显示全部的矩形
ax.set_xlim(0, 15)
ax.set_ylim(0, 15)

plt.show()

执行上面的示例代码后,其输出如下。

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