matplotlib绘图的核心原理讲解(超详细)

1、核心原理讲解

  使用matplotlib绘图的原理，主要就是理解figure(画布)、axes(坐标系)、axis(坐标轴)三者之间的关系。

张三的画板

matplotlib绘图

2、matplotlib库的安装与导入

1）安装

pip install matplotlib

  

 

  
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2）导入相关库

  现在你不需要关注下面代码具体是什么意思，有一个主观印象即可。我将会在以后的文章中，给大家一一介绍你不懂的哪些参数。

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt

# 排除警告信息
import warnings
warnings.filterwarnings("ignore")

# 打印版本信息
display(np.__version__)
display(pd.__version__)
display(mpl.__version__)

# matplotlib画图常见参数设置
mpl.rcParams["font.family"] = "SimHei" # 设置字体
mpl.rcParams["axes.unicode_minus"]=False # 用来正常显示负号
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] # 用来正常显示中文标签

# 嵌入式显示图形
%matplotlib inline  

  

 

  
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结果如下：

3、创建figure(画布)的两种方式

1）绘制一个最简单的折线图

import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt

x = [1,3,5,7]
y = [4,9,6,8]
plt.plot(x,y)
plt.show()

  

 

  
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结果如下：

结果分析：
  在前面的叙述中，我们已经说过，想要使用matplotlib绘图，必须先要创建一个figure(画布)对象，然后还要有axes(坐标系)。但是观察上述代码，我们并没有创建figure对象，那么怎么又可以画图呢？
  对于上述疑问，接下来我们就要讲述创建figure(画布)的两种方式。
  

2）创建figure(画布)的两种方式

• 隐式创建
• 显示创建

① 隐式创建figure对象

  当第一次执行plt.xxx()这句绘图代码时，系统会去判断是否已经有了figure对象，如果没有，系统会自动创建一个figure对象，并且在这个figure之上，自动创建一个axes坐标系(注意：默认创建一个figure对象，一个axes坐标系)。
  也就是说，如果我们不设置figure对象，那么一个figure对象上，只能有一个axes坐标系，即我们只能绘制一个图形。
  

② 隐式创建figure对象存在的问题

  优势：如果只是绘制一个小图形，那么直接使用plt.xxx()的方式，会自动帮我们创建一个figure对象和一个axes坐标系，这个图形最终就是绘制在这个axes坐标系之上的。
  劣势：如果我们想要在一个figure对象上，绘制多个图形，那么我们就必须拿到每个axes对象，然后调用每个位置上的axes对象，就可以在每个对应位置的坐标系上，进行绘图，如下图所示。注意：如果figure对象是被默认创建的，那么我们根本拿不到axes对象。因此，需要我们显示创建figure对象。

③ 显示创建figure对象：以后的文章会详细讲述布局设置

# 手动创建一个figure对象
figure = plt.figure()
# 获取每个位置的axes对象
axes1 = figure.add_subplot(2,1,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,1,2)

  

 

  
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如图所示：

举例说明：

figure = plt.figure()
axes1 = figure.add_subplot(2,1,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,1,2)

axes1.plot([1,3,5,7],[4,9,6,8])
axes2.plot([1,2,4,5],[8,4,6,2])
figure.show()

  

 

  
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结果如下：

4、完整的绘图步骤

① 导库

import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt

  

 

  
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② 创建figure画布对象

 如果绘制一个简单的小图形，我们可以不设置figure对象，使用默认创建的figure对象，
当然我们也可以显示创建figure对象。 如果一张figure画布上，需要绘制多个图形。那么就必须显示的创建figure对象，然后
得到每个位置上的axes对象，进行对应位置上的图形绘制。

  

 

  
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③ 根据figure对象进行布局设置

1*1
1*2
2*1
2*2
...

  

 

  
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④ 获取对应位置的axes坐标系对象

figure = plt.figure()
axes1 = figure.add_subplot(2,1,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,1,1)

  

 

  
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⑤ 调用axes对象，进行对应位置的图形绘制

 这一步，是我们传入数据，进行绘图的一步。对于图形的一些细节设置，都可以在这一步进行。

  

 

  
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⑥ 显示图形

 plt.show()或figure.show() 如果在pycharm中绘图的话，必须要加这句代码，才能显示。如果在notebook中进行绘图，
可以不用加这句代码，而是自动显示。

  

 

  
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5、绘图技巧(细节设置)

* figure 画布
* axes 坐标系，一个画布上可以有多个坐标系
* axis 坐标轴，一个坐标系中可以有多个坐标轴，一般都是二维平面坐标系，或者三维立体坐标系
* title 标题
* legend 图例
* grid 背景网格
* tick 刻度
* axis label 坐标轴名称
* tick label 刻度名称 * major tick label 主刻度标签 * minor tick label 副刻度标签
* line 线
* style 线条样式
* marker 点标记
* font 字体相关

  

 

  
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  通过对matplotlib绘图的原理，有所了解之后，我们需要学习的就是常见的matplotlib绘图技巧，常见的绘图技巧如上所示，这些绘图技巧都能够很好的帮助我们画出更美观、更直观的图形。下一节，我将会讲述matplotlib绘图技巧(千万不要错过)。

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原文链接：blog.csdn.net/weixin_41261833/article/details/104299701