python的绘图工具matplotlib.pyplot

Posted 2023-04-28 捷后愚生

matplotlib.pyplot 是什么

matplotlib.pyplot 是 matplotlib 库的一个子模块，它提供了一种类似于 MATLAB 的绘图系统，可用于创建各种类型的图表和可视化图像。
使用 pyplot 可以方便地绘制二维图形，如折线图、散点图、直方图、条形图等等。您可以使用函数 plot() 、 scatter() 、 hist() 、 bar() 等来创建不同类型的图形。
同时， pyplot 还可以设置图表的标题、坐标轴、标签、颜色、线型等等属性，使图表更加美观和易于理解。
除了基本的绘图功能外， pyplot 还可以处理图像、设置图表样式、自定义图表元素等等。它是 Python 中最流行和广泛使用的绘图库之一，适用于各种科学、工程和数据分析应用。
总之， matplotlib.pyplot 是一个非常强大和灵活的数据可视化工具，可以帮助您轻松创建各种类型的图表和图像，并提供了大量的自定义选项和功能。

matplotlib.pyplot 常用的方法

1. plot() ：绘制折线图、散点图等。可以设置数据、线条颜色、线型、标记、标签等参数。
2. scatter() ：绘制散点图。可以设置数据、颜色、尺寸、标签等参数。
3. bar() ：绘制条形图。可以设置数据、颜色、宽度、对齐方式、标签等参数。
4. hist() ：绘制直方图。可以设置数据、颜色、直方条数、标签等参数。
5. pie() ：绘制饼图。可以设置数据、颜色、比例、标签等参数。
6. subplot() ：将多个图形在同一画布中绘制。可以设置子图的行数、列数、位置等参数。
7. title() ：设置图形的标题。可以设置标题内容、字体、大小、颜色等参数。
8. xlabel() 和 ylabel() ：设置 x 轴和 y 轴的标签。可以设置标签内容、字体、大小、颜色等参数。
9. xlim() 和 ylim() ：设置 x 轴和 y 轴的范围。可以设置最小值、最大值等参数。
10. legend() ：设置图例。可以设置图例内容、位置、字体、大小、颜色等参数。
11. grid() ：添加网格线。可以设置线条颜色、线型、透明度等参数。
12. savefig() ：保存图形。可以设置文件名、文件格式、图像质量等参数。

hist()

matplotlib.pyplot.hist() 是一个用于绘制直方图的函数，其主要作用是将数据分成若干个直方块，统计每个区间内数据出现的频数或概率，并将其绘制成柱状图，以直观展示数据分布情况。

下面是 matplotlib.pyplot.hist() 函数的基本语法：
plt.hist(x, bins=None, range=None, density=False, cumulative=False, color=None)
其中，参数含义如下：

• x ：需要绘制直方图的数据。
• bins ：直方块的数量或分布规则，默认值为 10 。
• range ：数据的值域，即数据的取值范围，默认值为 (x.min(), x.max()) 。
• density ：是否将直方图转换为概率密度直方图，默认值为 False 。
• cumulative ：是否绘制累计分布直方图，默认值为 False 。
• color ：指定直方图颜色。

下面是一个简单的例子，用于展示 matplotlib.pyplot.hist() 函数的使用方法：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 # 生成一组随机数据
data = np.random.randn(10000)
 # 绘制直方图
plt.hist(data, bins=50, color=\'steelblue\', density=False)
 # 设置图形标题和坐标轴标签
plt.title(\'Histogram\')
plt.xlabel(\'Value\')
plt.ylabel(\'Frequency\')
 # 显示图形
plt.show()

上面的代码生成了一个包含 10000 个随机数的数据集，并利用 matplotlib.pyplot.hist() 函数绘制了其直方图。
其中， bins 参数设置了直方块的数量为 50 ，直方块的颜色为钢蓝色，同时设置了图形标题和坐标轴标签。
最后使用 plt.show() 函数显示图形。

注：这里用到的 numpy.random.randn() 函数用于生成指定数量的服从标准正态分布的随机数。

Python绘图工具turtle库的使用

#PythonDraw.py
import turtle   #引入了一个绘图库（海归库）
turtle.setup(650,350,200,200)       #设置一个窗体
turtle.penup()      #将画笔抬起
turtle.fd(-250)     #让海龟倒退行进250个像素点，由于海龟处于飞起状态画布不留效果
turtle.pendown()    #将画笔放下
turtle.pensize(25)      #设置画笔的宽度为25个像素
turtle.pencolor("purple")       #画笔颜色设为purple
turtle.seth(-40)        #将海龟方向改为绝对的-40度方向
for i in range(4):      #循环4次绘制蟒蛇半径为40个像素角度分别为80度和-80度
    turtle.circle(40,80)
    turtle.circle(-40,80)
turtle.circle(40,80/2)
turtle.fd(40)
turtle.circle(16,180)
turtle.fd(40*2/3)
turtle.done()       #程序运行后不会自动退出需要手动关闭窗口，去掉这条语句程序运行结束会自动退出

 

一、turtle基本情况

　　turtle（海归）库是turtle绘图体系的Python实现

　　-turtle绘图体系：1969年诞生，主要用于程序设计入门

　　-Python语言的标准库之一

　　　　Python计算生态 = 标准库 + 第三方库

　　　　标准库：随解释器直接安装到操作系统中的功能模块

　　　　第三方库：需要经过安装才能使用的功能模块

　　-入门级的图形绘制函数库

二、turtle绘图窗体布局

　　turtle.setup(width,heigth,startx,starty)

　　　　startx、starty不给值默认在正中心

　　-setup()设置窗体大小及位置

　　-4个参数中后两个可选

　　-setup（）不是必须的

三、turtle空间坐标体系

　　1、绝对坐标

　　　　海龟刚开始位于画布的正中间坐标为（0，0）

　　　　

　　　　turtle.goto(x,y)　　#海龟从当前位置位移到（x，y）

　　2、海龟坐标体系

 　　　从海龟自身运动来讲它看到的是什么样的，对于海龟来讲它的当前行进方向无论是朝向哪个角度都叫前进方向，反方向是后退方向。

　　　　turtle.fd(d)　　#向海龟的正前方向运行

　　　　turtle.bk(d)　　#向海龟的反方向运行

　　　　　　参数d为移动像素数

　　　　turtle.circle(r,angle)　　#以海龟当前位置左侧的某一个点为圆心进行曲线运行

四、turtle的角度坐标体系

　　1、绝对角度

　　turtle.seth(angle)

　　　　-seth()改变海龟进行方向

　　　　-seth()只改变方向但不行进不绘制任何信息

　　　　-angle 为绝对度数

　　2、海龟角度

　　　　turtle.left(angle)　　#向左改变angle角度

　　　　turtle.right(angle)　　#向右改变angle角度

五、RGB色彩体系

　　由三种颜色构成的万物色

　　-RGB指红蓝绿三个通道的颜色组合

　　-覆盖视力所能感知的颜色组合

　　-RGB每色取值范围0-255或0-1小数

　　常见RGB色彩

　　1、默认采用小数值，可切换为整数值

　　　　turtle.colormode(mode)

　　　　-1.0:RGB小数值模式

　　　　-255：RGB整数值模式

六、库引用

　　扩充Python程序功能的方式

　　1、-使用import保留字完成，采用<a>.<b>()编码风格

　　　　import <库名>

　　　　<库名>.<函数名>(<函数参数>)

 　　2、-使用from和import保留字共同完成

　　　　from <库名>import<函数名>

　　　　from <库名> import*   #使用这两种方式在调用函数时就不需要加库名了，直接用函数名加参数调用。

　　　　<函数名>(<函数参数  >)

　　使用第一种方法不会出现函数重名的问题，第二种方法可能会出现函数名与程序员自定义的函数重名的问题。

　　3、-使用import和as保留字共同完成（这种方法代码量较少也防止了函数重名的情况）

　　　　import<库名>as<库别名>

　　　　<库别名>.<函数名>(<函数参数>)

　　　　-给调用的外部库关联一个更短、更适合自己的名字对编写程序来讲会带来很多的便利。

七、turtle画笔控制函数

　　画笔操作后一直有效，一般成对出现

　　-turtle.penup()　　　　别名　　turtle.pu()　　#抬起画笔，不在画布上形成图案

　　-turtle.pendown()　　　别名　　turtle.pd()　　#放下画笔，在画布上形成图案

　　-turtle.pensize(width)　　别名　　tutle.width(width)　　#画笔宽度 

　　-turtle.pencolor(color) 　　#画笔颜色　　color为颜色字符串或r,g,b值

　　　　-颜色字符串：　　turtle.pencolor("purple")  #函数参数为字符串类型且为小写

　　　　-RGB的小数值： 　turtle.pencolor(0.63,0.13,0.94)

　　　　-RGB的元组值：　turtle.pencolor((0.63,0.16,0.94))

八、turtle运动控制函数

　　控制海龟行进方向：走直线或者走曲线

　　-turtle.forward(d)      别名   turtle.fd(d)

　　　　向前行进，海龟走直线

　　-d：行进距离，可以为负数

　　-turtle.circle(r,extent=None)

　　　　根据半径r绘制extend角度的弧形

　　-r：半径，默认圆心在海龟左侧r距离的位置

　　-extend：绘制角度，默认是360度整圆

九、turtle方向控制函数

　　控制海龟面对方向：绝对角度和海龟角度　　

　　1、绝对角度

　　　　-turtlr.sethending(angle)　　别名　　turtle.seth(angle)

　　　　　　改变行进方向，海龟前进的角度

　　　　-angle：将海龟当前方向改变为某一个绝对角度 

　　2、海龟角度

　　　　-turtle.left(angle)　　#海龟向左转

　　　　-turtle.right(angle)　　#海龟向右转

　　　　-angle:在海龟当前方向上向左或者向右旋转的角度

　　注意：方向控制函数只改变海龟行进方向并不在画布上留下痕迹，如果需要海龟行动需要调用运动控制函数。

十、循环语句与range()函数

　　循环语句指按一定次数循环执行的一组语句

　　常用的方式

　　　　for <变量> in range(<参数>)　　　　#range的参数就是循环的次数

　　　　　　<被循环执行的语句>

　　-<变量>表示每次循环的计数，0到<次数>-1

　　　　for i in range(5)

　　　　　　print("Hello:",i)　　　　　#print输出语句加,可以输出空格

　　‘‘‘输出

　　　　Hello: 0

　　　　Hello: 1

　　　　Hello: 2

　　　　Hello: 3

　　　　Hello: 4　　‘‘‘

　　range( ) 函数

　　产生循环计数序列的函数

　　-range（N）

　　产生0到N-1的整数序列，共N个

　　-range （M，N）

　　产生从M到N-1的整数序列，共N-M个