• matplotlib绘制常见图形的实现方法


    1、条形图(柱状图)

      绘制柱状图的相关API:

     1 plt.figure('Bar', facecolor='lightgray')
     2 plt.bar(
     3     x,                # 水平坐标数组
     4     y,                # 柱状图高度数组
     5     width,            # 柱子的宽度
     6     bottom,           # 柱子的底部基准位置
     7     color='',         # 填充颜色
     8     label='',         # 标签
     9     alpha=0.2         # 透明度

      示例:

     1 import numpy as np
     2 import matplotlib.pyplot as plt
     3 
     4 apples = np.random.randint(10, 30, size=10)
     5 oranges = np.random.randint(50, 70, size=10)
     6 
     7 plt.figure('Bar', facecolor='lightgray')
     8 plt.title('Bar', fontsize=14)
     9 plt.xlabel('Month', fontsize=14)
    10 plt.ylabel('Data', fontsize=14)
    11 plt.grid(linestyle=':', axis='y')
    12 x = np.arange(apples.size)
    13 plt.bar(x - 0.2, apples, 0.4, color='fuchsia', label='Apple', align='center')
    14 y = np.arange(oranges.size)
    15 plt.bar(y + 0.2, oranges, 0.4, color='lime', label='orange', align='center')
    16 plt.xticks(x, ['Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct'])
    17 plt.legend(loc='best')
    18 plt.savefig('images/bar.png')
    19 plt.show()

      运行结果:

    2、饼图

      绘制饼状图的基本API:

     1 plt.pie(
     2     values,             # 值列表        
     3     spaces,             # 扇形之间的间距列表
     4     labels,             # 标签列表
     5     colors,             # 颜色列表
     6     '%d%%',           # 标签所占比例格式
     7     shadow=True,       # 是否显示阴影
     8     startangle=90      # 逆时针绘制饼状图时的起始角度
     9     radius=1           # 半径

      示例:

     1 import numpy as np
     2 import matplotlib.pyplot as plt
     3 
     4 values = [25, 71, 38, 29, 16]
     5 spaces = [0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1]
     6 labels = ['Java', 'Javascript', 'Python', 'PHP', 'C++']
     7 colors = ['dodgerblue', 'orangered', 'limegreen', 'cyan', 'gold']
     8 
     9 plt.figure('Pie', facecolor='lightgray')
    10 plt.axis('equal')
    11 plt.pie(values, spaces, labels, colors, '%.2f%%', shadow=True, radius=1, startangle=90)
    12 plt.legend(loc='best')
    13 plt.savefig('images/pie.png')
    14 plt.show()

      运行结果:

    3、等高线图

      绘制等高线图的基本API:

     1 cntr = plt.contour(
     2     x,         # 网格坐标矩阵的x坐标 (2维数组)
     3     y,         # 网格坐标矩阵的y坐标 (2维数组)
     4     z,         # 网格坐标矩阵的z坐标 (2维数组)
     5     8,                     # 把等高线绘制成8部分
     6     colors='black',        # 等高线的颜色
     7     linewidths=0.5        # 线宽
     8 )
     9 
    10 # 为等高线图添加高度标签
    11 plt.clabel(cntr, inline_spacing=1, fmt='%.1f',fontsize=10)
    12 plt.contourf(x, y, z, 8, cmap='jet')

      示例:

    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt

    n = 500
    x, y = np.meshgrid(np.linspace(-3, 3, n), np.linspace(-3, 3, n))
    # print(x)
    # print(y)
    z = (1 - x / 2 + x ** 5 + y ** 3) * np.exp(-x ** 2 - y ** 2)

    plt.figure('Contour', facecolor='lightgray')
    plt.title('Contour', fontsize=16)
    cont = plt.contour(x, y, z, 8, colors='black', linewidths=0.75)
    plt.clabel(cont, inline_spacing=5, fmt='%.1f', fontsize=10)
    plt.contourf(x, y, z, 8, cmap='Pastel1')
    plt.savefig('images/contour.png')
    plt.show()

      运行结果:

    4、热成像图

      绘制热成像图的基本API:

    1 #   origin: 坐标轴方向
    2 #    upper: 缺省值,原点在左上角
    3 #    lower: 原点在左下角
    4 plt.imshow(z, cmap='jet', origin='low')

      示例:

     1 import numpy as np
     2 import matplotlib.pyplot as plt
     3 
     4 n = 500
     5 x, y = np.meshgrid(np.linspace(-3, 3, n), np.linspace(-3, 3, n))
     6 # print(x)
     7 # print(y)
     8 z = (1 - x / 2 + x ** 5 + y ** 3) * np.exp(-x ** 2 - y ** 2)
     9 
    10 # 绘制热成像图
    11 plt.figure('Contour', facecolor='lightgray')
    12 plt.title('Contour', fontsize=16)
    13 cont = plt.contour(x, y, z, 8, colors='black', linewidths=0.75)
    14 plt.imshow(z, cmap='jet', origin='lower')
    15 plt.colorbar()
    16 plt.savefig('images/imshow.png')
    17 plt.show()

      运行结果:

    5、极坐标图

      绘制极坐标图的基本API:

    plt.gca(projection='polar')

      示例:

     1 import numpy as np
     2 import matplotlib.pyplot as plt
     3 
     4 theta = np.linspace(0, 4 * np.pi, 1000)
     5 r = 0.8 * theta
     6 plt.figure("Polar", facecolor='lightgray')
     7 plt.gca(projection='polar')
     8 plt.title('Polar', fontsize=16)
     9 plt.xlabel(r'$	heta$')
    10 plt.ylabel(r'$
    ho$')
    11 plt.grid(linestyle=':')
    12 plt.plot(theta, r)
    13 x = np.linspace(0, 6 * np.pi, 1000)
    14 y = 3 * np.sin(6 * x)
    15 plt.plot(x, y)
    16 plt.savefig('images/polar.png')
    17 plt.show()

      运行结果:

    6、3D图形

      (1)、3D散点图

        3D散点图绘制基本API:

     1 from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
     2 ax3d = plt.gca(projection='3d')   # class axes3d
     3 
     4 ax3d.scatter(..)        # 绘制三维点阵
     5 ax3d.scatter(
     6     x,                 # x轴坐标数组
     7     y,                # y轴坐标数组
     8     z,                # z轴坐标数组
     9     marker='',         # 点型
    10     s=10,            # 大小
    11     zorder='',        # 图层序号
    12     color='',        # 颜色
    13     edgecolor='',     # 边缘颜色
    14     facecolor='',    # 填充色
    15     c=v,            # 颜色值 根据cmap映射应用相应颜色
    16     cmap=''            # 
    17 )

      示例:

     1 import numpy as np
     2 import matplotlib.pyplot as plt
     3 from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
     4 
     5 n = 300
     6 x = np.random.normal(0, 1, n)
     7 y = np.random.normal(0, 1, n)
     8 z = np.random.normal(0, 1, n)
     9 
    10 plt.figure('3D Points', facecolor='lightgray')
    11 ax3d = plt.gca(projection='3d')
    12 ax3d.set_xlabel('X')
    13 ax3d.set_ylabel('Y')
    14 ax3d.set_zlabel('Z')
    15 d = x**2 + y**2 + z**2
    16 ax3d.scatter(x, y, z, s=60, alpha=0.7, c=d,cmap='jet')
    17 plt.tight_layout()
    18 plt.savefig('images/3dscatter.png')
    19 plt.show()

      运行结果:

      (2)、3D平面图

        绘制3D平面图的API:

    1 ax3d.plot_surface(
    2     x,         # 网格坐标矩阵的x坐标 (2维数组)
    3     y,         # 网格坐标矩阵的y坐标 (2维数组)
    4     z,         # 网格坐标矩阵的z坐标 (2维数组)
    5     rstride=30,            # 行跨距
    6     cstride=30,           # 列跨距
    7     cmap='jet'             # 颜色映射
    8 )

        示例:

    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as mp
    from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

    n = 1000
    x, y = np.meshgrid(np.linspace(-3, 3, n), np.linspace(-3, 3, n))
    z = (1 - x / 2 + x ** 5 + y ** 3) * np.exp(-x ** 2 - y ** 2)

    mp.figure('3D Surface', facecolor='lightgray')
    ax3d = mp.gca(projection='3d')
    ax3d.plot_surface(x, y, z, cstride=20,rstride=20, cmap='Pastel1')
    mp.tight_layout()
    mp.savefig('images/3dsurface.png')
    mp.show()

        运行结果:

      (3)、3D线框图

        绘制3D线框图的API:

    1 # rstride: 行跨距
    2 # cstride: 列跨距 
    3 ax3d.plot_wireframe(x,y,z,rstride=30,cstride=30, linewidth=1, color='dodgerblue')

        示例:

     1 import numpy as np
     2 import matplotlib.pyplot as plt
     3 from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
     4 
     5 n = 1000
     6 x, y = np.meshgrid(np.linspace(-3, 3, n), np.linspace(-3, 3, n))
     7 z = (1 - x / 2 + x ** 5 + y ** 3) * np.exp(-x ** 2 - y ** 2)
     8 
     9 plt.figure('3D Wireframe', facecolor='lightgray')
    10 ax3d = plt.gca(projection='3d')
    11 ax3d.plot_wireframe(x, y, z, cstride=20,rstride=20, linewidth=0.5,color='orangered')
    12 plt.tight_layout()
    13 plt.savefig('images/3dwireframe.png')
    14 plt.show()

        运行结果:

     7、直方图

      绘制直方图的基本API:

    1 n, bins, patches = plt.hist(
    2     x,         # 这个参数是指定每个bin(箱子)分布的数据,对应x轴
    3     50,         # 这个参数指定bin(箱子)的个数,也就是总共有几条条状图
    4     density=1, # bool值,默认为false,显示的是频数统计结果
    5     edgecolor='navy', 
    6     facecolor='lime', 
    7     alpha=0.75
    8 )    # 返回值n为数组或数组列表每一个bar区间的数量或者百分比,bins为表示bar的范围的数组,patches为表示图形对象的列表

      示例:

     1 import numpy as np
     2 import matplotlib.pyplot as plt
     3 
     4 mu = 100
     5 sigma = 15
     6 x = mu + sigma * np.random.randn(10000)
     7 plt.figure('Hist', facecolor='lightgray')
     8 plt.title('Histogram of IQ', fontsize=16)
     9 n, bins, patches = plt.hist(
    10     x, 50, density=True, edgecolor='slategray', facecolor='lime', alpha=0.75
    11 )
    12 plt.xlabel('Smarts')
    13 plt.ylabel('Probability')
    14 plt.text(60, .025, r'$mu=100, sigma=15$')
    15 plt.axis([40, 160, 0, 0.03])
    16 plt.plot(bins[1:]-1, n, color='orangered')# 以每个区间的中点绘制折线
    17 plt.grid(linestyle=':')
    18 plt.tight_layout()
    19 plt.savefig('images/hist.png')
    20 plt.show()

      运行结果:

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