Matplotlib-画图种类

Posted 2021-02-08 foremostxl

Scatter 散点图

本节我们将讲述各种不同的plot的方式。之前我们讲到了如何plot线，今天我们讲述如何plot散点图。

#　首先，先引入matplotlib.pyplot简写作plt,再引入模块numpy用来产生一些随机数据。
# 生成1024个呈标准正态分布的二维数据组 (平均数是0，方差为1) 作为一个数据集，并图像化这个数据集。
# 每一个点的颜色值用T来表示：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

n = 1024    # data size
X = np.random.normal(0, 1, n) # 每一个点的X值
Y = np.random.normal(0, 1, n) # 每一个点的Y值
T = np.arctan2(Y,X) # for color value

# 数据集生成完毕，现在来用scatterplot这个点集，鼠标点上去，可以看到这个函数的各个parameter的描述，如下图：

# 输入X和Y作为location，size=75，颜色为T，color map用默认值，透明度alpha 为 50%。 
# x轴显示范围定位(-1.5，1.5)，并用xtick()函数来隐藏x坐标轴，y轴同理：
plt.scatter(X, Y, s=75, c=T, alpha=.5)

plt.xlim(-1.5, 1.5)
plt.xticks(())  # ignore xticks
plt.ylim(-1.5, 1.5)
plt.yticks(())  # ignore yticks

plt.show()

 Bar 柱状图

• 生成基本图形
• 加颜色和数据

本节我们介绍一下用matplotib来制作一个柱状图，

生成基本图形

向上向下分别生成12个数据，X为 0 到 11 的整数 ，Y是相应的均匀分布的随机数据。使用的函数是plt.bar，参数为X和Y：

# Bar 柱状图

# 生成基本图形
# 向上向下分别生成12个数据，X为 0 到 11 的整数 ，Y是相应的均匀分布的随机数据。 
# 使用的函数是plt.bar，参数为X和Y：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

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)

plt.bar(X, +Y1, facecolor=‘#9999ff‘, edgecolor=‘white‘)
plt.bar(X, -Y2, facecolor=‘#ff9999‘, edgecolor=‘white‘)

plt.xlim(-.5, n)
plt.xticks(())
plt.ylim(-1.25, 1.25)
plt.yticks(())

plt.show()

# 这样我们就生成了下图所示的柱状图基本框架：
# 加颜色和数据
# 下面我们就颜色和数值进行优化。 用facecolor设置主体颜色，edgecolor设置边框颜色为白色，

# 接下来我们用函数plt.text分别在柱体上方（下方）加上数值，
# 用%.2f保留两位小数，横向居中对齐ha=‘center‘，纵向底部（顶部）对齐va=‘bottom‘：
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

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)

plt.bar(X, +Y1, facecolor=‘#9999ff‘, edgecolor=‘white‘)
plt.bar(X, -Y2, facecolor=‘#ff9999‘, edgecolor=‘white‘)

plt.xlim(-.5, n)
plt.xticks(())
plt.ylim(-1.25, 1.25)
plt.yticks(())


for x, y in zip(X, Y1):
    # ha: horizontal alignment 水平对齐
    # va: vertical alignment  垂直对齐
    plt.text(x + 0.4, y + 0.05, ‘%.2f‘ % y, ha=‘center‘, va=‘bottom‘)

for x, y in zip(X, Y2):
    # ha: horizontal alignment
    # va: vertical alignment
    plt.text(x + 0.4, -y - 0.05, ‘%.2f‘ % y, ha=‘center‘, va=‘top‘)
plt.show() 

 

Contours 等高线图

contour美: [‘kɑn.t?r] 英: [‘k?nt??(r)]n.轮廓；等高线

画等高线
添加高度数字

Contours 等高线图

#数据集即三维点 (x,y) 和对应的高度值，共有256个点。高度值使用一个 height function f(x,y) 生成。 x, y 分别是在区间 [-3,3] 中均匀分布的256个值，并用meshgrid在二维平面中将每一个x和每一个y分别对应起来，编织成栅格:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def f(x,y):
    # the height function
    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)
# 接下来进行颜色填充。使用函数plt.contourf把颜色加进去，位置参数分别为：X, Y, f(X,Y)。透明度0.75，并将 f(X,Y) 的值对应到color map的暖色组中寻找对应颜色。

# use plt.contourf to filling contours
# X, Y and value for (X,Y) point
plt.contourf(X, Y, f(X, Y), 8, alpha=.75, cmap=plt.cm.hot)

# 接下来进行等高线绘制。使用plt.contour函数划线。位置参数为：X, Y, f(X,Y)。颜色选黑色，线条宽度选0.5。现在的结果如下图所示，只有颜色和线条，还没有数值Label：
# use plt.contour to add contour lines
C = plt.contour(X, Y, f(X, Y), 8, colors=‘black‘, linewidth=.5)

# 添加高度数字

# 其中，8代表等高线的密集程度，这里被分为10个部分。如果是0，则图像被一分为二。
#最后加入Label，inline控制是否将Label画在线里面，字体大小为10。并将坐标轴隐藏：
plt.clabel(C, inline=True, fontsize=10)
plt.xticks(())
plt.yticks(())

 

Image 图片

随机矩阵画图
出图方式
colorbar

# 随机矩阵画图
#这一节我们讲解怎样在matplotlib中打印出图像。这里我们打印出的是纯粹的数字，而非自然图像。 我们今天用这样 3x3 的 2D-array 来表示点的颜色，每一个点就是一个pixel。
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

a = np.array([0.313660827978, 0.365348418405, 0.423733120134,
              0.365348418405, 0.439599930621, 0.525083754405,
              0.423733120134, 0.525083754405, 0.651536351379]).reshape(3,3)
# 三行三列的格子，a代表每一个值，图像右边有一个注释，白色代表值最大的地方，颜色越深值越小。下面我们来看代码：
plt.imshow(a, interpolation=‘nearest‘, cmap=‘bone‘, origin=‘lower‘)

# 我们之前选cmap的参数时用的是：cmap=plt.cmap.bone，而现在，我们可以直接用单引号传入参数。 origin=‘lower‘代表的就是选择的原点的位置。

# 出图方式
# 我们在这个链接 可以看到matplotlib官网上对于内插法的不同方法的描述。下图是一个示例：

# 这里我们使用的是内插法中的 Nearest-neighbor 的方法，其他的方式也都可以随意取选。

plt.imshow(a, interpolation=‘nearest‘, cmap=‘bone‘, origin=‘lower‘

# colorbar

# 下面我们添加一个colorbar ，其中我们添加一个shrink参数，使colorbar的长度变短为原来的92%：

plt.colorbar(shrink=.92)

plt.xticks(())
plt.yticks(())
plt.show()

 

3D 数据

3D 图
投影

# 3D 数据

# 首先在进行 3D Plot 时除了导入 matplotlib ，还要额外添加一个模块，即 Axes 3D 3D 坐标轴显示：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
# 之后要先定义一个图像窗口，在窗口上添加3D坐标轴，显示成下图：
fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)

# 接下来给进 X 和 Y 值，并将 X 和 Y 编织成栅格。每一个（X, Y）点对应的高度值我们用下面这个函数来计算。

# X, Y value
X = np.arange(-4, 4, 0.25)
Y = np.arange(-4, 4, 0.25)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)    # x-y 平面的网格
R = np.sqrt(X ** 2 + Y ** 2)
# height value
Z = np.sin(R)
# 做出一个三维曲面，并将一个 colormap rainbow 填充颜色，之后将三维图像投影到 XY 平面上做一个等高线图。 plot 3D 图像：
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap=plt.get_cmap(‘rainbow‘))

# 其中，rstride 和 cstride 分别代表 row 和 column 的跨度。

# 投影

# 下面添加 XY 平面的等高线：‘

ax.contourf(X, Y, Z, zdir=‘z‘, offset=-2, cmap=plt.get_cmap(‘rainbow‘))

# zdir=‘z‘可以选择x,y,z