Python matplotlib 畫圖入門 01 Pyplot

阿新 • • 發佈：2022-03-18

Python matplotlib 畫圖入門

安裝 matplotlib

C:\Python310\Scripts>pip install matplotlib

Matplotlib Pyplot

Pyplot 是 Matplotlib 的子庫，提供了和 MATLAB 類似的繪圖 API。

Pyplot 是常用的繪圖模組，能很方便讓使用者繪製 2D 圖表。

Pyplot 包含一系列繪圖函式的相關函式，每個函式會對當前的影象進行一些修改，例如：給影象加上標記，生新的影象，在影象中產生新的繪圖區域等等。

使用的時候，我們可以使用 import 匯入 pyplot 庫，並設定一個別名 plt：

import matplotlib.pyplot as plt

這樣我們就可以使用 plt 來引用 Pyplot 包的方法。

以下例項，我們通過兩個座標 (0,0) 到 (6,100) 來繪製一條線:

例項

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

xpoints = np.array([0, 6]) ## x1, x2
ypoints = np.array([0, 100]) ## y1, y2

plt.plot(xpoints, ypoints)
plt.show()

輸出結果如下所示：

以上例項中我們使用了 Pyplot 的 plot() 函式， plot() 函式是繪製二維圖形的最基本函式。

plot() 用於畫圖它可以繪製點和線，語法格式如下：

# 畫單條線
plot([x], y, [fmt], *, data=None, **kwargs)
# 畫多條線
plot([x], y, [fmt], [x2], y2, [fmt2], ..., **kwargs)

引數說明：

x, y：點或線的節點，x 為 x 軸資料，y 為 y 軸資料，資料可以列表或陣列。
fmt：可選，定義基本格式（如顏色、標記和線條樣式）。
**kwargs：可選，用在二維平面圖上，設定指定屬性，如標籤，線的寬度等。

>>> plot(x, y)        # 
 建立 y 中資料與 x 中對應值的二維線圖，使用預設樣式
>>> plot(x, y, 'bo')  # 建立 y 中資料與 x 中對應值的二維線圖，使用藍色實心圈繪製
>>> plot(y)           # x 的值為 0..N-1
>>> plot(y, 'r+')     # 使用紅色 + 號

顏色字元：'b' 藍色，'m' 洋紅色，'g' 綠色，'y' 黃色，'r' 紅色，'k' 黑色，'w' 白色，'c' 青綠色，'#008000' RGB 顏色符串。多條曲線不指定顏色時，會自動選擇不同顏色。

線型引數：'‐' 實線，'‐‐' 破折線，'‐.' 點劃線，':' 虛線。

標記字元：'.' 點標記，',' 畫素標記(極小點)，'o' 實心圈標記，'v' 倒三角標記，'^' 上三角標記，'>' 右三角標記，'<' 左三角標記...等等。

如果我們要繪製座標 (1, 3) 到 (8, 10) 的線，我們就需要傳遞兩個陣列 [1, 8] 和 [3, 10] 給 plot 函式：

例項

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

xpoints = np.array([1, 8]) # x1, x2
ypoints = np.array([3, 10]) # y1, y2

plt.plot(xpoints, ypoints)
plt.show()

以上程式碼輸出結果為：

如果我們只想繪製兩個座標點，而不是一條線，可以使用 o 引數，表示一個實心圈的標記：

繪製座標 (1, 3) 和 (8, 10) 的兩個點

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

xpoints = np.array([1, 8]) # x1, x2
ypoints = np.array([3, 10]) # y1, y2

plt.plot(xpoints, ypoints, 'o')
plt.show()

以上程式碼輸出結果為：

我們也可以繪製任意數量的點，只需確保兩個軸上的點數相同即可。

繪製一條不規則線，座標為 (1, 3) 、 (2, 8) 、(6, 1) 、(8, 10)，對應的兩個陣列為：[1, 2, 6, 8] 與 [3, 8, 1, 10]。

例項

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

xpoints = np.array([1, 2, 6, 8]) # x
ypoints = np.array([3, 8, 1, 10]) # y

plt.plot(xpoints, ypoints)
plt.show()

以上程式碼輸出結果為：

如果我們不指定 x 軸上的點，則 x 會根據 y 的值來設定為 0, 1, 2, 3..N-1。

例項

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

ypoints = np.array([3, 10]) # y

plt.plot(ypoints)
plt.show()

x=[0,1] y=[3,10] (0,3) (1,10)

以上程式碼輸出結果為：

從上圖可以看出 x 的值預設設定為 [0, 1]。

再看一個有更多值的例項：

例項

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

ypoints = np.array([3, 8, 1, 10, 5, 7]) # x=[0,1,2,3,3,4,5]

plt.plot(ypoints)
plt.show()

以上程式碼輸出結果為：

從上圖可以看出 x 的值預設設定為 [0, 1, 2, 3, 4, 5]。

以下例項我們繪製一個正弦和餘弦圖，在 plt.plot() 引數中包含兩對 x,y 值，第一對是 x,y，這對應於正弦函式，第二對是 x,z，這對應於餘弦函式。

例項

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.arange(0,4*np.pi,0.1)   # start,stop,step
y = np.sin(x)
z = np.cos(x)
plt.plot(x,y,x,z)
plt.show()