第13章：matplotlib数据可视化.docx

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第13章：数据处理——matplotlib数据可视化

13.1matplotlib绘图库

matplotlib是Python中最著名的绘图库，类似MATLAB的绘图工具。它提供了一整套MATLAB相似的命令API，十分适合交互式制图，也可以将它作为绘图控件嵌入GUI应用程序中。

注：如果计算机内没有安装matplotlib库，那么启动任务管理器，执行命令pipinstallmatplotlib或者pip3installmatplotlib来安装matplotlib。

13.1.1pyplot模块简介

matplotlib库中的pyplot模块由一组命令式函数组成，因而matplotlib的使用方法和MATLAB极为相似，通过pyplot模块中的函数操作或改动Figure对象，如创建Figure对象和绘图区域，表示一条线，或为图形添加标签等。pyplot模块中的函数具有状态特征，它能够跟踪当前图形和绘图区域的状态，调用函数时，函数值对当前图形起作用。

13.1.2绘制简单图形

使用matplotlib库生成图形很简单，只需准备横轴和纵轴两组数据，然后调用matplotlib库中的pyplot模块即可。

【示例13-1】

使用matplotlib库绘制一条线，把(1，1)、(2，2)、(3，4)、(4，8)这4个点连接起来。程序如下所示：

importmatplotlib.pyplotasplt

x=[1,2,3,4]

y=[1,2,4,8]

plt.plot(x,y)

plt.show()

【代码解析】

第1行：使用import关键字导入pyplot模块，将其命名为plt，方便在程序中调用。

第2、3行：准备两组数据，×列表为横轴数据，y列表为纵轴数据。

第4行：把要绘制图形的数据传给plot函数。

第5行：调用show函数显示图表。

程序运行结果如图13-1所示，生成了一个二维对象，该对象为一条线，它表示图表中各数据点的线性延伸趋势。

图13-1示例13-1的程序运行结果

如果只是将一个数字列表或者数组传递给plot函数，matplotlib库会假定所传入的是图表的y值，于是将其与一个序列的×值对应起来，×的取值依次为0、1、2、3、…

小提示：通常图形表示的是一对一对的坐标(x,y)。如果想要正确地定义图表，则必须定义两个数组，第一个数组为x轴的值；第二个数组为y轴的值。plt函数还可以接收第三个参数，用来描述数据点在图表中的显示方式。

13.1.3Figure对象

如果在一张大图中想要绘图多个子图，这时就需要一个Figure对象，可以把Figure对象理解为一张画板，画板是画布的载体，有了画板才能绘制子图。

【示例13-2】

使用importmatplotlib.pyplotasplt

importmatplotlib.pyplotasplt

x1=[1,2,3,4,5]

y1=[1,2,4,8,16]

x2=[1,2,3,4,5]

y2=[1,3,9,27,81]

fig=plt.figure()

fig.add_subplot(121)

plt.plot(x1,y1)

fig.add_subplot(122)

plt.plot(x2,y2)

plt.show()

matplotlib库在一幅图中绘制两个子图，程序代码如下所示：

【代码解析】

第1行：使用import关键字导入pyplot模块。

第2~5行：准备4个列表的数据，x1列表和x2列表为横轴数据，y1列表和y2列表为纵轴数据。

第6行：定义一个Figure对象fig，即画板。

第7、8行：在画板fig中添加一个子图，并传入列表x1和y1作为子图的数据。

第9、10行：在画板fig中添加另外一个子图，并传入列表x2和y2作为子图的数据。

第10行：显示图形.

【程序运行结果】

程序运行结果如图13-2所示，在画板中同时出现左、右两个子图。

图13-2示例13-2的程序运行结果

为什么是左、右两个子图，而不是上、下两个子图呢？关于这个问题，在此需要特别说明一下add_subplot函数的参数。add_subplot函数的参数是一个三位数，如121和122，121表示1行2列中的第1个子图，122表示1行2列中的第2个子图。按照横行竖列，可以确定有1行2列共两个子图。如果有多行多列，则需遵循从左到右、从上到下的顺序确定是第几个子图。

在一张画板中怎样绘制4个子图呢？4个子图的排列方式可以选择2×2，即2