利用matplotlib+numpy绘制多种绘图的方法实例


Posted in Python onMay 03, 2017

前言

matplotlib 是Python最著名的绘图库,它提供了一整套和matlab相似的命令API,十分适合交互式地进行制图。本文将以例子的形式分析matplot中支持的,分析中常用的几种图。其中包括填充图、散点图(scatter plots)、. 条形图(bar plots)、等高线图(contour plots)、 点阵图和3D图,下面来一起看看详细的介绍:

一、填充图

参考代码

from matplotlib.pyplot import *
x=linspace(-3,3,100)
y1=np.sin(x)
y2=np.cos(x)
fill_between(x,y1,y2,where=(y1>=y2),color='red',alpha=0.25)
fill_between(x,y1,y2,where=(y<>y2),color='green',alpha=0.25)
plot(x,y1)
plot(x,y2)
show()

简要分析

这里主要是用到了fill_between函数。这个函数很好理解,就是传入x轴的数组和需要填充的两个y轴数组;然后传入填充的范围,用where=来确定填充的区域;最后可以加上填充颜色啦,透明度之类修饰的参数。

当然fill_between函数还有更加高级的用法,详见fill_between用法或者help文档。

效果图

利用matplotlib+numpy绘制多种绘图的方法实例

二、散点图(scatter plots)

参考代码

from matplotlib.pyplot import *
n = 1024
X = np.random.normal(0,1,n)
Y = np.random.normal(0,1,n)
T = np.arctan2(Y,X)
scatter(X,Y, s=75, c=T, alpha=.5)
xlim(-1.5,1.5)
ylim(-1.5,1.5)
show()

简要分析

首先介绍一下numpy 的normal函数,很明显,这是生成正态分布的函数。这个函数接受三个参数,分别表示正态分布的平均值,标准差,还有就是生成数组的长度。很好记。

然后是arctan2函数,这个函数接受两个参数,分别表示y数组和x数组,然后返回对应的arctan(y/x)的值,结果是弧度制。

接下来用到了绘制散点图的scatter方法,首先当然是传入x和y数组,接着s参数表示scale,即散点的大小;c参数表示color,我给他传的是根据角度划分的一个数组,对应的就是每一个点的颜色(虽然不知道是怎么对应的,不过好像是一个根据数组内其他元素进行的相对的转换,这里不重要了,反正相同的颜色赋一样的值就好了);最后是alpha参数,表示点的透明度。

至于scatter函数的高级用法可以参见官方文档scatter函数或者help文档。

最后设置下坐标范围就好了。

效果图

利用matplotlib+numpy绘制多种绘图的方法实例

三、条形图(bar plots)

参考代码

from matplotlib.pyplot import *
n = 12
X = np.arange(n)
Y1 = (1-X/float(n)) * np.random.uniform(0.5,1.0,n)
Y2 = (1-X/float(n)) * np.random.uniform(0.5,1.0,n)
bar(X, +Y1, facecolor='#9999ff', edgecolor='white')
bar(X, -Y2, facecolor='#ff9999', edgecolor='white')
for x,y in zip(X,Y1):
 text(x+0.4, y+0.05, '%.2f' % y, ha='center', va= 'bottom')
for x,y in zip(X,Y2):
 text(x+0.4, -y-0.05, '%.2f' % y, ha='center', va= 'top')
xlim(-.5,n)
xticks([])
ylim(-1.25,+1.25)
yticks([])
show()

简要分析

注意要手动导入pylab包,否则会找不到bar。。。

首先用numpy的arange函数生成一个[0,1,2,…,n]的数组。(用linspace也可以)

其次用numpy的uniform函数生成一个均匀分布的数组,传入三个参数分别表示下界、上界和数组长度。并用这个数组生成需要显示的数据。

然后就是bar函数的使用了,基本用法也和之前的plot、scatter类似,传入横纵坐标和一些修饰性参数。

接着我们需要用for循环来为柱状图显示数字:用python的zip函数将X和Y1两两配对并循环遍历,得到每一个数据的位置,然后用text函数在该位置上显示一个字符串(注意位置上的细节调整)。text传入横纵坐标,要显示的字符串,ha参数制定横向对齐,va参数制定纵向对齐。

最后调整下坐标范围,并且取消横纵坐标上的刻度以保持美观即可。

至于bar函数的具体用法可以参照bar函数用法或者help文档。

效果图

利用matplotlib+numpy绘制多种绘图的方法实例

四、等高线图(contour plots)

参考代码

from matplotlib.pyplot import *
def f(x,y):
 return (1-x/2+x**5+y**3)*np.exp(-x**2-y**2)
n = 256
x = np.linspace(-3,3,n)
y = np.linspace(-3,3,n)
X,Y = np.meshgrid(x,y)
contourf(X, Y, f(X,Y), 8, alpha=.75, cmap=cm.hot)
C = contour(X, Y, f(X,Y), 8, colors='black', linewidth=.5)
clabel(C, inline=1, fontsize=10)
show()

简要分析

首先要明确等高线图是一个三维立体图,所以我们要建立一个二元函数f,值由两个参数控制,(注意,这两个参数都应该是矩阵)。

然后我们需要用numpy的meshgrid函数生成一个三维网格,即,x轴由第一个参数指定,y轴由第二个参数指定。并返回两个增维后的矩阵,今后就用这两个矩阵来生成图像。

接着就用到coutourf函数了,所谓contourf,大概就是contour fill的意思吧,只填充,不描边;这个函数主要是接受三个参数,分别是之前生成的x、y矩阵和函数值;接着是一个整数,大概就是表示等高线的密度了,有默认值;然后就是透明度和配色问题了,cmap的配色方案这里不多研究。

随后就是contour函数了,很明显,这个函数是用来描线的。用法可以类似的推出来,不解释了,需要注意的是他返回一个对象,这个对象一般要保留下来个供后续的加工细化。

最后就是用clabel函数来在等高线图上表示高度了,传入之前的那个contour对象;然后是inline属性,这个表示是否清除数字下面的那条线,为了美观当然是清除了,而且默认的也是1;再就是指定线的宽度了,不解释,。

效果图

利用matplotlib+numpy绘制多种绘图的方法实例

五、点阵图

参考代码

from matplotlib.pyplot import *
def f(x,y):
 return (1-x/2+x**5+y**3)*np.exp(-x**2-y**2)
n = 10
x = np.linspace(-3,3,3.5*n)
y = np.linspace(-3,3,3.0*n)
X,Y = np.meshgrid(x,y)
Z = f(X,Y)
imshow(Z,interpolation='nearest', cmap='bone', origin='lower')
colorbar(shrink=.92)
show()

简要分析

这段代码的目的就是将一个矩阵直接转换为一张像照片一样的图,完整的进行显示。

前面的代码就是生成一个矩阵Z,不作解释。

接着用到了imshow函数,传人Z就可以显示出一个二维的图像了,图像的颜色是根据元素的值进行的自适应调整,后面接了一些修饰性的参数,比如配色方案(cmap),零点位置(origin)。

最后用colorbar显示一个色条,可以不传参数,这里传进去shrink参数用来调节他的长度。

效果图

利用matplotlib+numpy绘制多种绘图的方法实例

六、3D图

参考代码

import numpy as np
from pylab import *
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
fig = figure()
ax = Axes3D(fig)
X = np.arange(-4, 4, 0.25)
Y = np.arange(-4, 4, 0.25)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)
R = np.sqrt(X**2 + Y**2)
Z = np.sin(R)
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap=plt.cm.hot)
ax.contourf(X, Y, Z, zdir='z', offset=-2, cmap=plt.cm.hot)
ax.set_zlim(-2,2)
show()

简要分析

有点麻烦,需要用到的时候再说吧,不过原理也很简单,跟等高线图类似,先画图再描线,最后设置高度,都是一回事。

效果图

利用matplotlib+numpy绘制多种绘图的方法实例

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家学习或者使用python能带来一定的帮助,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对三水点靠木的支持。

Python 相关文章推荐
讲解Python中for循环下的索引变量的作用域
Apr 15 Python
Python自动化开发学习之三级菜单制作
Jul 14 Python
python3.5 tkinter实现页面跳转
Jan 30 Python
对python 各种删除文件失败的处理方式分享
Apr 24 Python
Python之文字转图片方法
May 10 Python
python 用for循环实现1~n求和的实例
Feb 01 Python
Python3+Requests+Excel完整接口自动化测试框架的实现
Oct 11 Python
使用tqdm显示Python代码执行进度功能
Dec 08 Python
python实现Pyecharts实现动态地图(Map、Geo)
Mar 25 Python
Python+redis通过限流保护高并发系统
Apr 15 Python
关于Theano和Tensorflow多GPU使用问题
Jun 19 Python
Python可视化学习之seaborn调色盘
Feb 24 Python
Pycharm学习教程(5) Python快捷键相关设置
May 03 #Python
python中解析json格式文件的方法示例
May 03 #Python
Pycharm学习教程(4) Python解释器的相关配置
May 03 #Python
Pycharm学习教程(3) 代码运行调试
May 03 #Python
在centos7中分布式部署pyspider
May 03 #Python
python3读取MySQL-Front的MYSQL密码
May 03 #Python
Python判断变量是否为Json格式的字符串示例
May 03 #Python
You might like
用定制的PHP应用程序来获取Web服务器的状态信息
2006/10/09 PHP
PHP 上传文件的方法(类)
2009/07/30 PHP
thinkphp模板的包含与渲染实例分析
2014/11/26 PHP
php 在线导入mysql大数据程序
2015/06/11 PHP
PHP中set error handler函数用法小结
2015/11/11 PHP
JavaScript 学习笔记(十五)
2010/01/28 Javascript
ExtJS4 组件化编程,动态加载,面向对象,Direct
2011/05/12 Javascript
Jquery实现自定义tooltip示例代码
2014/02/12 Javascript
AngularJS身份验证的方法
2016/02/17 Javascript
JavaScript中ES6字符串扩展方法
2016/08/26 Javascript
微信小程序 数据访问实例详解
2016/10/08 Javascript
jquery+php后台实现省市区联动功能示例
2019/05/23 jQuery
微信小程序实现侧边分类栏
2019/10/21 Javascript
vue中 v-for循环的用法详解
2020/02/19 Javascript
jquery实现直播视频弹幕效果
2020/02/25 jQuery
Python中的is和id用法分析
2015/01/26 Python
python处理csv中的空值方法
2018/06/22 Python
Python 实现域名解析为ip的方法
2019/02/14 Python
用python实现刷点击率的示例代码
2019/02/21 Python
Python中的异常处理try/except/finally/raise用法分析
2019/02/28 Python
python函数中将变量名转换成字符串实例
2020/05/11 Python
Python程序慢的重要原因
2020/09/04 Python
浅析python字符串前加r、f、u、l 的区别
2021/01/24 Python
Hoka One One法国官网:美国专业跑鞋品牌
2018/12/29 全球购物
贝斯特韦斯特酒店集团官网:Best Western
2019/01/03 全球购物
静态变量和实例变量的区别
2015/07/07 面试题
J2EE中常用的名词进行解释
2015/11/09 面试题
机械化及自动化毕业生的自我评价分享
2013/11/06 职场文书
门卫班长岗位职责
2013/12/15 职场文书
小学生获奖感言范文
2014/02/02 职场文书
函授生自我鉴定
2014/03/25 职场文书
高中生逃课检讨书
2014/10/10 职场文书
2015年创先争优活动总结
2015/03/27 职场文书
环保宣传语大全
2015/07/13 职场文书
初三化学教学反思
2016/02/22 职场文书
浅谈Redis中的RDB快照
2021/06/29 Redis