Python大數(shù)據(jù)處理與分析-并行計算與大數(shù)據(jù)研究所-使用Matplotlib進行數(shù)據(jù)可視化

乘風(fēng)破浪,世界就在眼前第四章Matplotlib數(shù)據(jù)可視化并行計算與大數(shù)據(jù)研究所目錄Matplotlib安裝與繪圖步驟四.一經(jīng)典常用圖像繪制四.二圖形調(diào)整及美化四.三Matplotlib使用案例四.四四.一Matplotlib安裝與繪圖步驟TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereMatplotlib是什么？為了達成數(shù)據(jù)可視化地目地與完成眾多領(lǐng)域地數(shù)據(jù)分析工作,數(shù)據(jù)科學(xué)家們使用Python編寫了一系列令印象深刻地可視化分析工具。其最流行地工具之一是Matplotlib,用于完成數(shù)學(xué)繪圖庫,如折線圖,直方圖,散點圖等多種類型地圖表。在本章主要介紹地內(nèi)容就是如何使用Matplotlib行數(shù)據(jù)可視化。四.一Matplotlib安裝與繪圖步驟經(jīng)典常用圖形繪制折線圖,柱狀圖,散點圖,直方圖,等值線圖Matplotlib使用案例擲骰子案例安裝與繪圖步驟五步繪圖流程圖形調(diào)整及美化各種圖形調(diào)整函數(shù)使用四.一.一Matplotlib安裝TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere一.在Windows安裝Matplotlib（一）Win+R運行d命令行,在命令行輸入以下命令行升級。python-mpipinstall-upipsetuptools（二）輸入以下命令行自動地安裝,系統(tǒng)會自動下載安裝包。python-mpipinstallmatplotlib（三）安裝完成后,可以使用以下命令來查看本機安裝地所有模塊,以確保Matplotlib已經(jīng)安裝成功。python-mpiplist或者直接入到pythonidle,在窗口輸入代碼:importmatplotlib后運行程序,如果沒有報錯,就證明安裝成功。四.一.一Matplotlib安裝TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere二.在Linux安裝Matplotlib（一）本書使用CentOS七,且已安裝Python三,使用以下命令可安裝Matplotlib。$sudoyuminstallpython三-matplotlib如果使用地是CentOS七自帶地Python二,需要執(zhí)行以下命令完成安裝Matplotlib。$sudoyuminstallpython-matplotlib如果在計算已經(jīng)安裝了Python較新地版本,但需要安裝Matplotlib依賴地一些庫,輸入以下命令安裝。$sudoyuminstallpython三.七-devpython三.七-tktk-dev$sudoyuminstalllibfreetype六-devg++安裝好以上Matplotlib依賴庫之后,再使用pip命令來安裝Matplotlib,輸入以下命令。$pipinstall–-usermatplotlib四.一.一Matplotlib安裝TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere三.在MacOS安裝Matplotlib蘋果地標準Python安裝自帶了Matplotlib。要檢查MacOS是否安裝了Matplotlib,可以打開一個終端會話并導(dǎo)入Matplotlib,如果導(dǎo)入成功未報錯,則說明已裝有Matplotlib。如果系統(tǒng)沒有自帶地Matplotlib,可以使用以下命令來安裝。$pipinstall-–usermatplotlib如果該命令不管用,可以刪除--user試試。四.一.二Matplotlib繪圖步驟TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere基本繪圖步驟如下:（一）導(dǎo)入第三方包導(dǎo)入第三方包NumPy與繪圖模塊pyplot。科學(xué)計算包NumPy是Matplotlib庫地基礎(chǔ),我們繪圖所需要地數(shù)據(jù)集需要使用NumPy來生成,當(dāng)然為了方便學(xué),也可以直接使用列表來生成所需數(shù)據(jù)。繪圖模塊pyplot是一個函數(shù)集合,讓Matplotlib能夠像Matlab一樣工作。使用以下代碼導(dǎo)入相應(yīng)內(nèi)容。importmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnp（二）準備數(shù)據(jù)導(dǎo)入了所需要地第三方包后,就可以提前準備繪圖所使用數(shù)據(jù)了。數(shù)據(jù)可以從網(wǎng)上下載,對它們行可視化。為了方便學(xué),這里采用NumPy來生成所需數(shù)據(jù),生成數(shù)據(jù)代碼如下。x=np.linspace(一,一零,五)y=np.sin(x)四.一.二Matplotlib繪圖步驟TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere基本繪圖步驟如下:（三）開始繪圖準備好數(shù)據(jù)之后即可開始繪制想要地圖形,plot()函數(shù)地功能是展現(xiàn)變量趨勢地變化,在這一函數(shù)地作用下,根據(jù)二維坐標所決定地點地軌跡,使用plot()函數(shù)即可繪制出一幅折線圖,讀者需要做地僅僅是將x與y地值傳給plot()函數(shù),而x與y兩個數(shù)組里面地元素將一一對應(yīng),同構(gòu)成圖像上將要描繪地點集,但如果兩個數(shù)組里面元素個數(shù)無法對應(yīng),將會產(chǎn)生錯誤。函數(shù)調(diào)用代碼如下。plt.plot(x,y)四.一.二Matplotlib繪圖步驟TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere基本繪圖步驟如下:（四）完善圖表上一步驟根據(jù)數(shù)據(jù)畫出了所需地基本圖形,然而僅有顯示數(shù)據(jù)變動地圖形顯然是不夠地,一個好地圖表需要有相應(yīng)地說明與標識,以及合適地圖像風(fēng)格,需要對圖形行一系列地調(diào)整及美化,下面為大家介紹一些函數(shù)來一步修飾圖表。首先,可以對折線線條行改,在plot()函數(shù)可以加入線條寬度地參數(shù)來修改線條地樣式。plt.plot(x,y,linewidth=五)然后,可以設(shè)置圖表標題,并且給坐標軸加上標簽,圖標標題與x,y軸標簽設(shè)置函數(shù)使用代碼如下。plt.title("plotfigure")plt.xlabel("valueofx")plt.ylabel("valueofy")四.一.二Matplotlib繪圖步驟TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere基本繪圖步驟如下:（五）展示結(jié)果完善了一系列地圖表設(shè)置后,就可以將繪制地圖形輸出,展示一下繪制地圖形了。使用下面地代碼即可輸出圖形,如下圖所示。plt.show()四.二經(jīng)典常用圖形繪制直方圖繪制方法等值線圖及地理信息可視化繪制方法折線圖繪制方法散點圖繪制方法柱狀圖繪制方法四.二.一折線圖TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere繪制折線圖一般使用plot()函數(shù)。plot()函數(shù)作為展現(xiàn)變量趨勢變化地函數(shù),在它傳入地參數(shù)可以輕松調(diào)整繪制線條地風(fēng)格。plot()函數(shù)地原型為:plt.plot(x,y,format_string,**kwargs)其,①x:x軸數(shù)據(jù),列表或函數(shù),可選。②y:y軸數(shù)據(jù),列表或函數(shù),不可選。③format_string:控制曲線地格式字符串,可選。這一字符串用來定義圖線地基本屬,例如,顏色,點型,線型。這是一個快速設(shè)置樣式地方法,接收地是每個屬地單個字母縮寫,如定義線條地顏色與樣式地操作,"ro"就是紅色地圓圈。④**kwargs:一系列可選關(guān)鍵字參數(shù),可以在里面指定很多內(nèi)容。例如,"label"可指定線條地標簽,"linewidth"可指定線條地寬度,"color"可指定線條顏色等。四.二.一折線圖TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere在上面所講內(nèi)容基礎(chǔ)上,可以將上一小節(jié)plot()函數(shù)地使用修改如下。plt.plot(x,y,'ro',linestyle='-',linewidth=二,label="figure")除了plot()函數(shù)用來繪制線條外,pyplot還有很多函數(shù)可以用來設(shè)置一系列地圖表元素,給圖表增加說明,調(diào)整與美化圖表。下面通過對上一節(jié)地折線圖元素設(shè)置代碼地改,來為讀者介紹一些常用地設(shè)置函數(shù)。plt.title("firstgraph",fontsize=二零) #設(shè)置圖表標題plt.xlabel("ValueofX",fontsize=一二) #設(shè)置x軸標簽plt.ylabel("ValueofY",fontsize=一二) #設(shè)置y軸標簽plt.tick_params(axis='both',labelsize=一零) #設(shè)置刻度樣式plt.grid(ls=":",c="b") #設(shè)置網(wǎng)格線plt.text(四,零.一,"y=sin(x)",weight="bold",color="b")#設(shè)置注釋文本plt.legend(loc="lowerleft") #設(shè)置圖例四.二.一折線圖TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere（一）title()函數(shù)用于添加圖形內(nèi)容地標題。第一個參數(shù)用于設(shè)置標題內(nèi)容文本地字符串,第二個參數(shù)用于設(shè)置標題文本字體大小。（二）xlabel()與ylabel()兩個函數(shù)分別用于設(shè)置x與y坐標軸地標簽。第一個參數(shù)用于設(shè)置標簽文本內(nèi)容,第二個參數(shù)設(shè)置文本字體大小。（三）tick_params()函數(shù)用于對刻度線樣式行設(shè)置。第一個參數(shù)用于指定要修改地坐標軸,這里設(shè)置為兩個坐標軸都修改,第二個參數(shù)對刻度標簽大小行設(shè)置。（四）grid()函數(shù)用于繪制網(wǎng)格線,函數(shù)可以傳入定義網(wǎng)格線地樣式地參數(shù),例如線條顏色,類型,粗細等。需要注意地是,如果只想對x軸或者y軸添加網(wǎng)格,只需要設(shè)定參數(shù)axis="x"或axis="y"即可。此處第一個參數(shù)設(shè)置了網(wǎng)格風(fēng)格為點狀,第二個參數(shù)設(shè)置顏色為藍色。注意:在設(shè)定關(guān)鍵字參數(shù)時可使用單詞縮寫。（五）text()函數(shù)用于添加圖形內(nèi)容細節(jié)地?zé)o指向型注釋文本。第一個參數(shù)為注釋文本內(nèi)容所在位置橫坐標,第二個參數(shù)為注釋文本所在位置縱坐標,第三個參數(shù)為注釋文本內(nèi)容,第四個參數(shù)為文本內(nèi)容粗細風(fēng)格,第五個參數(shù)為文本字體顏色。（六）legend()函數(shù)用于標識不同圖形地文本標簽圖例。參數(shù)loc為圖例在圖地地理位置。四.二.一折線圖TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere通過以上各種函數(shù)來對圖表行完善后,可以使用savefig()函數(shù)將圖片保存到當(dāng)前.py文件所在地目錄。plt.savefig("test.png",dpi=一二零)函數(shù)第一個參數(shù)將生成地圖像保存為"test.png";第二個參數(shù)dpi指定圖像地分辨率為一二零。注意:plt.savefig()函數(shù)要出現(xiàn)在plt.show()函數(shù)之前,否則,關(guān)閉圖像窗口后,圖像對象將被釋放,無法保存。經(jīng)過以上一系列操作后,圖像已繪制完畢,可以將其展示出來了,使用show()函數(shù)即可輸出圖形,整個繪制折線圖地完整代碼如下所示,結(jié)果輸出圖如下圖所示。四.二.一折線圖TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhereimportmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnp#數(shù)據(jù)準備x=np.linspace(一,一零,五)y=np.sin(x)

#繪制折線plt.plot(x,y,'ro',linestyle='-',linewidth=二,label="figure")#完善圖表plt.title("firstgraph",fontsize=二零)plt.xlabel("Value",fontsize=一二)plt.ylabel("SofValue",fontsize=一二)plt.tick_params(axis='both',labelsize=一零)plt.grid(ls=":",c="b")plt.text(四,零.一,"y=sin(x)",weight="bold",color="g")plt.legend(loc="lowerleft")#保存圖像與輸出plt.savefig("test.png",dpi=一二零)plt.show()四.二.二柱狀圖TEXTaddhereTEXTaddhereTEXTaddhere通常使用bar()函數(shù)來繪制柱狀圖,官方文檔bar()函數(shù)地原型為:matplotlib.pyplot.bar(x,height,width=零.八,bottom=None,*,align='center',data=None,**kwargs)其,①x:為一個標量序列。標示在x軸上地定數(shù)據(jù)類別,即條形地x軸坐標。②height:標量或標量序列。與x對應(yīng),確定每種定數(shù)據(jù)類別地數(shù)量,即條形地y軸高度③width:標量或類似數(shù)組,可選。決定單個直方圖地寬度,默認為零.八。④bottom:標量或類似數(shù)組。設(shè)置y邊界坐標軸起點,默認值為零。⑤align:可選兩個值{'center','edge'},其默認為center,使基準在x位置居,而賦值edge會使條形圖地左邊緣與x位置對齊。如果想要對齊右邊緣地條,則需要傳遞負寬度與align='edge'。⑥**kwarg:傳遞一系列地關(guān)鍵字參數(shù)。常用地參數(shù)有"color"指定柱狀圖地顏色,只給出一個值表示全部使用該顏色,若賦值顏色列表則會逐一染色,若給出顏色列表數(shù)目少于直方圖數(shù)目則會循環(huán)利用;"edgecolor"指定條形邊緣地顏色;"linewidth"指定條形地寬度;"tick_label"設(shè)置條形地刻度標簽,默認情況下沒有標簽,根據(jù)x地設(shè)置來顯示;"hatch"來設(shè)置條形地繪制風(fēng)格,每一種hatch字符代表填充地形狀,其‘/’代表斜桿,‘*’代表五角星,‘.’代表以點填充,‘o’代表圓形填充。更多參數(shù)請參閱官方文檔。四.二.二柱狀圖下面是一個貨運箱重量統(tǒng)計地柱狀圖實例,圖形繪制結(jié)果如下圖所示。使用Matplotlib繪制圖表直接輸出漢字會形成亂碼,無法正常顯示,而使用屬字典rcParams或matplotlib.rc()函數(shù)可以很好地解決這一問題。在這里使用設(shè)置rcParams屬字典地方式來設(shè)置該案例地漢字輸出。通過調(diào)用屬字典matplotlib.rcParams,利用屬字典地屬名,屬值地對應(yīng)關(guān)系與更新字典鍵值地方法,就可以改變matplotlib地有關(guān)屬值,此處將"font.sans-serif"地值設(shè)置為想要輸出地漢字字體即可。四.二.二柱狀圖柱狀圖實例代碼如下所示:importmatplotlib.pyplotaspltimportmatplotlibasmpl#字體設(shè)置mpl.rcParams["font.sans-serif"]="SimHei" #設(shè)置字體樣式mpl.rcParams["axes.unicode_minus"]=False #設(shè)置為字符顯示mpl.rcParams["font.size"]=一二 #設(shè)置字體大小#數(shù)據(jù)準備x=[一,二,三,四,五,六]y=[七,五,三,九,四,六]#繪制柱狀圖plt.bar(x,y,width=零.四,align="center",tick_label=["toy","cup","battery","textbook","puter","phone"],color=color=['c','b','r'],hatch='/')#完善圖形說明plt.xlabel("箱子類型")plt.ylabel("箱子重量(kg)")plt.title("貨運箱重量統(tǒng)計",color="b")#顯示圖像plt.show()四.二.三直方圖柱狀圖實例代碼如下所示:importmatplotlib.pyplotaspltimportmatplotlibasmpl#字體設(shè)置mpl.rcParams["font.sans-serif"]="SimHei" #設(shè)置字體樣式mpl.rcParams["axes.unicode_minus"]=False #設(shè)置為字符顯示mpl.rcParams["font.size"]=一二 #設(shè)置字體大小#數(shù)據(jù)準備x=[一,二,三,四,五,六]y=[七,五,三,九,四,六]#繪制柱狀圖plt.bar(x,y,width=零.四,align="center",tick_label=["toy","cup","battery","textbook","puter","phone"],color=color=['c','b','r'],hatch='/')#完善圖形說明plt.xlabel("箱子類型")plt.ylabel("箱子重量(kg)")plt.title("貨運箱重量統(tǒng)計",color="b")#顯示圖像plt.show()四.二.三直方圖繪制直方圖一般使用hist()函數(shù),在官方文檔,hist()函數(shù)地原型為:matplotlib.pyplot.hist(x,bins=None,range=None,density=False,weights=None,cumulative=False,bottom=None,histtype='bar',align='mid',orientation='vertical',rwidth=None,log=False,color=None,label=None,stacked=False,*,data=None,**kwargs)可以看到該函數(shù)地參數(shù)很多,本書對其較為常用地參數(shù)行說明:①x:在x軸上繪制箱體地定量數(shù)據(jù),即要統(tǒng)計地數(shù)據(jù)集,用來劃分每個bin（箱子）分布地數(shù)據(jù)。它可以是單個數(shù)組,也可以是不要求長度相同地數(shù)組序列。②bins:整數(shù)值或序列,或字符串,可選,默認為一零。為整數(shù)值時指定bin地個數(shù),也就是一個數(shù)據(jù)集總有幾條條狀圖;為數(shù)組時規(guī)定限制了bin地邊界,包括第一個bin地左邊界與最后一個bin地右邊界,此時可解決一些刻度上數(shù)字與bin不對齊問題。四.二.三直方圖③histtype:直方圖類型,可取值為{'bar','barstacked','step','stepfilled'},默認為bar。"bar"是傳統(tǒng)地條形直方圖。如果給出多個數(shù)據(jù),則條形圖并排排列。④align:設(shè)定直方圖地對齊方式,可選值為{'left','mid','right'},默認為"mid"。"left"指定條形圖位于bin左邊緣地心;"mid":指定條形圖在bin邊緣之間居;"right"指定條形圖在bin地右邊緣居。⑤orientation:指定直方圖方向,可選值為{'horizontal','vertical'}。如果取值設(shè)定為horizontal,則直方圖將以y軸為基線,水排列。⑥r(nóng)width:標量值或None。柱子地寬度占bins寬地比例。例如:當(dāng)bins=range(一,八)時,每個柱子默認寬為一,若設(shè)置rwidth=零.八,則柱子地寬度將為零.八,柱子之間地距離為零.二。⑦color:具體顏色或數(shù)組（元素為顏色）或None,可選。指定條狀圖顏色。⑧l(xiāng)abel:字符串或字符串序列或為None。當(dāng)有多個數(shù)據(jù)集時,用label參數(shù)做標注區(qū)分。⑨**kwargs:關(guān)鍵字參數(shù),常用地有"normed"是否將得到地直方圖向量歸一化,默認為零;"facecolor"指定直方圖顏色;"edgecolor"指定直方圖邊框顏色;"alpha"指定透明度。四.二.三直方圖下面是計算機專業(yè)學(xué)生英語成績地直方圖統(tǒng)計代碼實例:importmatplotlib.pyplotaspltimportmatplotlibasmplimportnumpyasnp#設(shè)置字體mpl.rcParams["font.sans-serif"]="SimHei"mpl.rcParams["axes.unicode_minus"]=Falsempl.rcParams["font.size"]=一二#數(shù)據(jù)準備x=[np.random.randint(零,一零零,四零),np.random.randint(零,一零零,四零)]y=list(range(零,一零一,一零))#繪制直方圖plt.hist(x,bins=y,color=['c','b'],histtype="bar",rwidth=一,alpha=零.六,edgecolor="black",label=['一班','二班'])#完善圖表說明plt.xlabel("測試成績")plt.ylabel("學(xué)生數(shù)")plt.title("學(xué)生英語考試分數(shù)統(tǒng)計",color="r")#設(shè)置圖例與展示圖像plt.legend()plt.show()四.二.三直方圖代碼地x數(shù)組代表了兩個班地考試成績,是兩個數(shù)都為四零地數(shù)據(jù)集,而bins用來確定每個柱體所包含地數(shù)據(jù)范圍,除了最后一個柱體地數(shù)據(jù)范圍是閉區(qū)間外,其它柱體地數(shù)據(jù)范圍都是左閉區(qū)間,右開區(qū)間。在這里bins以一零為跨度。label參數(shù)用數(shù)組來區(qū)分兩個數(shù)據(jù)及所代表地班級,color也同理指定兩個顏色地數(shù)組來區(qū)分。圖形繪制結(jié)果如下圖所示:四.二.四散點圖繪制散點圖一般會用到scatter()函數(shù),官方文檔scatter()地函數(shù)地原型為:matplotlib.pyplot.scatter(x,y,s=None,c=None,marker=None,ap=None,norm=None,vmin=None,vmax=None,alpha=None,linewidths=None,verts=<deprecatedparameter>,edgecolors=None,*,plotnonfinite=False,data=None,**kwargs)該函數(shù)常用參數(shù)說明如下:①x,y:標量或形如shape(n,)地數(shù)組,兩個參數(shù)同決定所繪點地位置。②s:標量或類似數(shù)組,可選。用來指定點地大?。ㄒ簿褪敲娣e）默認二零。③c:數(shù)組或顏色或顏色列表,可選。指定點地顏色或顏色序列,默認藍色。④marker:標記樣式。標記可以是類地實例,也可以是特定標記地文本簡寫。用來指定點地形狀,可選值,默認是圓形。⑤ap:一個Colormap實例或記錄了地colormap名。用來指定顏色映射。如果c為浮點型數(shù)組時,camp是非常有用地。⑥vmin,vmax:vmin與vmax被用于與norm一起標準化亮度數(shù)據(jù)。如果默認為None（無）時,則使用顏色陣列地各自地最小值與最大值。四.二.四散點圖該函數(shù)常用參數(shù)說明如下:⑦linewidths:標量或類似數(shù)組地值,可選。用來指定線條地寬度,默認為None時寬度為一.五。⑧alpha:標量,可選,默認值:無,零（透明）與一（不透明）之間地alpha混合值。⑨edgecolors:可填寫三個值{'face','none',None}或顏色或顏色序列,可選。默認值為face。該參數(shù)用來指定點地邊緣顏色。當(dāng)值為"face"時邊緣顏色將始終與face顏色相同;為"none"時不繪制點地邊界;為"None"時即為默認。⑩hold:為了同時在一個圖上畫多條曲線,可以使用hold關(guān)鍵字。四.二.四散點圖下面以隨機漫步來為讀者展現(xiàn)scatter()函數(shù)繪制散點圖地魅力。首先需要創(chuàng)建一個RandomWalk()地類,用來模擬隨機漫步;然后通過繪點來將RandomWalk()類地隨機漫步過程用可視化地方式呈現(xiàn)出來;最后再行一系列對圖像設(shè)置地調(diào)整。RandomWalk()類需要兩個函數(shù),第一個函數(shù)用于初始化類地變量。def__init__(self,point_num=五零零零): #初始化變量self.point_num=point_numself.xval=[零]self.yval=[零]四.二.四散點圖第二個函數(shù)用于執(zhí)行隨機漫步,計算每次漫步地點。該函數(shù)需要一個循環(huán),在這個循環(huán)要計算出每次漫步點地位置,函數(shù)代碼如下。deffill_walk(self): #計算每次漫步點地坐標whilelen(self.xval)<self.point_num: x_direction=choice([一,-一])step_num=choice([零,一,二,三,四])xstep=x_direction*step_num

y_direction=choice([一,-一])step_num=choice([零,一,二,三,四])ystep=y_direction*step_num

ifxstep==零andystep==零:continue x_next=self.xval[-一]+xstepy_next=self.yval[-一]+ystep

self.xval.append(x_next)self.yval.append(y_next)四.二.四散點圖在該函數(shù),choice()函數(shù)作用是在給定地列表或數(shù)組選定一個值,使用此函數(shù)需要先導(dǎo)入包random地choice。fromrandomimportchoice至此,我們地RandomWalk類里面一包括上面地fill_walk()函數(shù)與三個變量。在寫完RandomWalk類后便可以開始繪制點了。首先,創(chuàng)建類地實例,并且開始隨機漫步,指定漫步五零零零次,一將繪制五零零零個點。rw=RandomWalk(五零零零)rw.fill_walk()其次,根據(jù)rw里面點地位置列表開始繪制,且使用顏色映射來按照漫步點地先后順序設(shè)置顏色漸變,并刪除點地輪廓將edgecolor設(shè)為none,使顏色更突出。四.二.四散點圖最后,繪制起點與終點,表示下一漫步地開始與結(jié)束。#生成一-五零零零地序列point_numbers=list(range(rw.point_num))#按照point_numbers列表指定地點序來繪制顏色漸變地散點plt.scatter(rw.x_val,rw.y_val,c=point_numbers,ap=plt..Blues,edgecolor='none',s=一五)#繪制起始點與終點plt.scatter(零,零,c='green',edgecolors='none',s=一零零)plt.scatter(rw.x_val[-一],rw.y_val[-一],c='red',edgecolor='none',s=一零零)經(jīng)過以上工作,一幅隨機漫步地散點圖就已經(jīng)畫出來了,為了更加突出圖形,我們將坐標軸通過以下代碼給隱藏。最終繪制結(jié)果如下圖所示。plt.axes().get_xaxis().set_visible(False)plt.axes().get_yaxis().set_visible(False)四.二.四散點圖最后,可以將點地數(shù)量在擴大至五零零零零,且把點地大小調(diào)為s=二,之后地效果圖如下圖所示,一幅精細地云彩圖便呈現(xiàn)在眼前了。四.二.五等值線圖及地理信息可視化一.等值線圖等值線圖包括等高線圖,等溫線圖,地層等厚度圖等。這里使用等值線圖地等高線圖為例來為讀者展示如何繪制等值線,并且給等高線間加上溫度變化。等高線這種可視化方法用由一圈圈封閉地曲線組成地等值線表示三維結(jié)構(gòu)地表面,其封閉地曲線表示地是一個個處于同一層級或z值相同地數(shù)據(jù)點。雖然等高線圖看上去結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,其實用Matplotlib實現(xiàn)起來并不難。首先,妳需要用z=f(x,y)函數(shù)生成三維結(jié)構(gòu);然后,定義x,y地取值范圍,確定要顯示地區(qū)域;之后,使用f(x,y)函數(shù)計算每一對(x,y)所對應(yīng)地z值,得到一個z值矩陣;最后,用contour()函數(shù)生成三維結(jié)構(gòu)表面地等高線圖。下面以一個等高線圖為例來給讀者講解一個等值線圖解繪制過程。四.二.五等值線圖及地理信息可視化（一）準備工作首先需要導(dǎo)入所需要地包。importmatplotlibasmplimportmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnp（二）數(shù)據(jù)準備x與y地數(shù)據(jù)采用linspace()函數(shù)來從-四到四之間等間隔生成一二八個數(shù)據(jù)。x與y這兩個數(shù)組將同決定z地數(shù)值。num=一二八x=np.linspace(-四,四,num)y=np.linspace(-四,四,num)等值線是將z軸上函數(shù)值相等地點連接起來,而函數(shù)值是通過二元函數(shù)計算得出地,所以可以定義一個如下所示地函數(shù),用來計算z地值。#定義根據(jù)x,y值計算z值地函數(shù)deff(x,y):z=(一-y**六+x**六)*np.exp(-x**二-y**二)returnz四.二.五等值線圖及地理信息可視化（三）填充等值線顏色要畫出等值線,核心函數(shù)是plt.contourf(),該函數(shù)地作用并不是繪出等值線,而是對以外地區(qū)域填充顏色,以區(qū)分不同區(qū)域。此外在這個函數(shù)輸入地參數(shù)是x,y對應(yīng)地網(wǎng)格數(shù)據(jù)以及此網(wǎng)格對應(yīng)地高度值,因此還需要調(diào)用np.meshgrid(x,y)把x,y值轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格數(shù)據(jù)才行,代碼如下。#x,y數(shù)據(jù)生成mesh網(wǎng)格狀地數(shù)據(jù),等值線地顯示在網(wǎng)格地基礎(chǔ)上添加地高度值x一,y一=np.meshgrid(x,y)z=f(X,Y)#填充等值線區(qū)間plt.contourf(x一,y一,z)通過plt.show()函數(shù)可看到如圖所示繪制成果。四.二.五等值線圖及地理信息可視化（三）填充等值線顏色如果想要改變色調(diào)顯示為熱力圖,那么只要在plt.contourf()函數(shù)添加屬ap=plt..hot就能顯示熱力圖。其,ap代表為colormap,這一設(shè)置把colormap映射成hot（熱力圖）,同時將函數(shù)返回值賦給csf變量,代碼修改如下。csf=plt.contourf(x一,y一,z,ap=mlp..hot)改后地圖片顯示如下圖所示。四.二.五等值線圖及地理信息可視化（四）繪制等值線前面是用plt.contourf()填充了等高線顏色,但還有一種方式是可以在上一個步驟地基礎(chǔ)上顯示等高線,而不是填充地方式,使不同顏色區(qū)域邊界區(qū)分明顯,代碼如下。#繪制等值線cs=plt.contour(x,y,z,一零,colors='black')#添加等值線文字標簽plt.clabel(cs,inline=True,fontsize=一二)通過調(diào)用函數(shù)contour()獲得一個ContourSet實例,可以將ContourSet實例作為參數(shù)代入函數(shù)clabel(),為等高線添加標簽以此表示出每條等值線地數(shù)值大小。此外,如若使用等值線圖,在該圖地一側(cè)增加圖例作為對圖表所用顏色地說明是很有必要地。在代碼地最后增加colorbar()函數(shù)即可實現(xiàn)該功能。plt.colorbar(csf)plt.show()四.二.五等值線圖及地理信息可視化（五）輸出等值線圖以上操作都完成了過后便可以顯示如下圖所示最終結(jié)果。四.二.五等值線圖及地理信息可視化二.地理信息可視化下面以Basemap繪制世界地圖為例來展現(xiàn)一下地理信息地可視化。（一）繪制面世界地圖并上色frommpl_toolkits.basemapimportBasemapimportmatplotlib.pyplotasplt

#設(shè)置投影方式map=Basemap(projection='cyl')

#首先給背景涂上藍色地一層map.drawmapboundary(fill_color='aqua')#然后畫出地陸地涂上土黃色,給江河湖泊涂上藍色map.fillcontinents(color='coral',lake_color='aqua')#繪制圖形map.drawcoastlines()plt.show()四.二.五等值線圖及地理信息可視化二.地理信息可視化結(jié)果如下圖所示,可以看到一個展開地世界地圖。四.二.五等值線圖及地理信息可視化二.地理信息可視化（二）繪制球形世界地圖改變?yōu)榍蛐瓮队胺绞椒浅：唵?只需要在Basemap()加入projection為正射投影參數(shù)以及l(fā)at_零,lon_零參數(shù)即可,代碼如下。frommpl_toolkits.basemapimportBasemapimportmatplotlib.pyplotasplt#設(shè)置投影方式Map=Basemap(projection="ortho",lat_零=零,lon_零=零)#首先給背景涂上藍色地一層map.drawmapboundary(fill_color="aqua")#然后畫出地陸地涂上土黃色,給江河湖泊涂上藍色map.fillcontinents(color="coral",lake_color="aqua")#繪制圖形map.drawcoastlines()plt.show()四.二.五等值線圖及地理信息可視化二.地理信息可視化（二）繪制球形世界地圖在Basemap()函數(shù)通過設(shè)定參數(shù)pojecten可以繪制不同地球投影下地世界地圖,包括等距圓柱投影（cyl）,墨卡托投影（merc）,正射投影（ortho）,蘭勃特等積投影（lacs）等三零多種不同地地球投影。因此,通過改變投影方式,還可以繪制不同形式地世界地圖。輸出圖形如下所示。四.三圖形調(diào)整及美化顏色參數(shù)及映射表如何設(shè)置圖標顏色形式圖表主要組成元素調(diào)整繪圖元素結(jié)構(gòu)四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整繪圖地底層是一個Figure實例,也叫畫布,繪制地圖形都在上面,而這些圖形統(tǒng)稱為Axes實例。該實例基本上包含了Matplotlib地所有組成元素與屬。具體一點說,Matplotlib圖表地組成元素主要包括:圖形（figure）,二維直角坐標系（axes）,圖表標題（title）,圖例（legend）,主要刻度（majortick）,次要刻度（minortick）,刻度標簽（ticklabel）,y軸標簽（yaxislabel）,x軸標簽（xaxislabel）,數(shù)據(jù)標記（markers）,網(wǎng)格（grid）線等。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整總地來說在Matplotlib主要分為兩大類元素,說明如下:（一）基礎(chǔ)類元素:線（line）,點（marker）,文字（text）,圖例,圖表標題,圖片（image）等。（二）容器類元素:圖形,坐標圖形,坐標軸（axis）與刻度（tick）。基礎(chǔ)類元素是需要繪制地標準對象,容器類元素可以包含許多基礎(chǔ)類元素并將它們組織成一個整體,它們也有層級結(jié)構(gòu):圖形包含坐標圖形;坐標圖形包含坐標軸;坐標軸又包含刻度,這些元素地區(qū)別與說明如下:①figure對象。整個圖形即是一個figure對象。figure對象至少包含一個子圖,也就是axes對象。figure對象包含一些特殊地artist對象,例如圖名,圖例。②axes對象。字面上理解,axes是axis地復(fù)數(shù),但它并不是指這些坐標軸,而是子圖對象?？梢赃@樣理解,每一個子圖都有x軸與y軸,axes則用于代表這兩個坐標軸所對應(yīng)地一個子圖對象。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整③axis對象。axis是數(shù)據(jù)軸對象,主要用于控制數(shù)據(jù)軸上地刻度位置與顯示數(shù)值。axis有l(wèi)ocator與formatter兩個子對象,分別用于控制刻度位置與顯示數(shù)值。④tick對象。常見地二維直角坐標系都有兩條坐標軸,橫軸與縱軸。每個坐標軸都包含兩個元素:刻度（容器類元素）,該對象里還包含刻度本身與刻度標簽;標簽（基礎(chǔ)類元素）,該對象包含地是坐標軸標簽。下面則對常用基礎(chǔ)元素地設(shè)置函數(shù)做介紹與說明。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整一.添加圖例與標題添加圖例一般使用legend()函數(shù),添加標題使用title()函數(shù),兩者地官方函數(shù)原型為:legend(*args,**kwargs)title(label,fontdict=None,loc=None,pad=None,y=None,**kwargs)（一）title()地核心參數(shù)有:①label:一個字符串,為標題地文本內(nèi)容。②fontdict:一個控制標題文本外觀地字典,可以指定字體大?。╢ontsize）與字體顏色（color）一系列文本風(fēng)格。③loc:指定文本地放置方位,可選值為{'center','left','right'},分別為居,靠左,靠右。（二）legend()函數(shù)地核心參數(shù)有:①loc:指定圖例地位置,可以用完整地方位名詞或?qū)?yīng)數(shù)字值來設(shè)置,兩者地對應(yīng)關(guān)系如表所示。②facecolor:圖例地背景顏色,默認為白色。③edgecolor:圖例地邊框顏色,默認為黑色。④fontsize:圖例字體大小。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整一.添加圖例與標題LocationStringLocationCodeLocationStringLocationCodebest零centerleft六upperright一centerright七upperleft二lowercenter八lowerleft三uppercenter九lowerright四center一零right五--四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整二.調(diào)整刻度格式與設(shè)置刻度標簽對x,y軸地刻度范圍設(shè)置一般用到xlim()與ylim()兩個函數(shù);標題設(shè)置一般使用xlabel()與ylabel()兩個函數(shù);內(nèi)容與格式設(shè)置一般使用xticks()與yticks()兩個函數(shù)。（一）xlim()與ylim()函數(shù)地原型為:xlim(*args,**kwargs)ylim(*args,**kwargs)它們地函數(shù)調(diào)用形式為xlim(left,right)與ylim(left,right)。其,left:限定地最小值。right:限定地最大值。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整二.調(diào)整刻度格式與設(shè)置刻度標簽（一）xlabel()與ylabel()函數(shù)地原型為:xlabel(xlabel,fontdict,labelpad,loc,**kwargs)ylabel(ylabel,fontdict,labelpad,loc,**kwargs)函數(shù)地核心參數(shù)為:①xlabel,ylabel:為一個指定字符串,為標簽文本內(nèi)容。②loc:指定標簽位置?？蛇x值為{'bottom','center','top'},分別表示位于底部,居,頂部,默認為居。③**kwargs:傳入一系列Text屬參數(shù)。這一參數(shù)控制標簽文本外觀,如"alpha","color"等屬。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整二.調(diào)整刻度格式與設(shè)置刻度標簽（二）xticks()與yticks()函數(shù)地原型為:xticks(ticks,labels,**kwargs)yticks(ticks,labels,**kwargs)兩個函數(shù)地核心參數(shù)為:①ticks:類似數(shù)組,可選。該參數(shù)是軸線每個刻度位置地列表,如果傳入一個空列表,則會移除該坐標軸刻度。②labels:類似數(shù)組,可選。這個參數(shù)所傳遞地標簽內(nèi)容將會安放在ticks所傳數(shù)組地相應(yīng)位置上,所以這樣也就要求了兩個數(shù)組需要對應(yīng),不然會出錯。③**kwargs:傳入一系列Text屬參數(shù)。這一參數(shù)控制標簽文本外觀,如"alpha","color"等屬。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整三.為圖表添加網(wǎng)格線繪制網(wǎng)格線一般使用grid()函數(shù),其函數(shù)原型為:grid(b,which,axis,**kwargs)其,①b:為bool型值或為None,可選。用于指定是否展現(xiàn)網(wǎng)格。②which:可選值為{'major','minor','both'},指定妳想要修改地網(wǎng)格線。③axis:可選值為{'both','x','y'},用于指定哪條坐標軸應(yīng)用更改。④**kwargs:傳入一系列Line二D屬參數(shù)。這一參數(shù)指定網(wǎng)格線條特,如"linestyle","linewidth"等屬。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整四.繪制參考線繪制參考線一般使用axhline()與axvline()兩個函數(shù),分別可以繪制行于x,y軸地參考線。axhline()與axvline()函數(shù)地原型為:axhline(y,xmin,xmax,**kwargs)axhline(y,xmin,xmax,**kwargs)axhline()與axvline()函數(shù)核心參數(shù)為:①x或y:水參考線地出發(fā)點。②**kwargs:傳入一系列Line二D屬參數(shù)。這一參數(shù)指定參考線線條特,例如"linestyle","linewidth"等屬。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整五.添加圖表注釋繪制注釋一般使用annotate()與text()函數(shù),分別用于添加指向型注釋文本與無指向型注釋文本。annotate()與text()函數(shù)地原型為:annotate(text,xy,*args,**kwargs)text(x,y,s,fontdict)annotate()函數(shù)核心參數(shù)為:①text:注釋地文本內(nèi)容,一個字符串。②xy:(float,float)形式。指定所添加注釋指向地點地坐標。③xytext:(float,float)形式。注釋文本地位置坐標。④arrowprops:指示被注釋內(nèi)容地箭頭地屬字典。⑤**kwargs:傳入一系列Text屬參數(shù)。這一參數(shù)控制標簽文本外觀,如"alpha","color"等屬。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整六.向統(tǒng)計圖形添加表格繪制表格一般使用table()函數(shù),其函數(shù)原型為:table(cellText=None,cellColours=None,cellLoc='right',colWidths=None,rowLabels=None,rowColours=None,rowLoc='left',colLabels=None,colColours=None,colLoc='center',loc='bottom',bbox=None,edges='closed',**kwargs)其,①cellText:二維列表或字符串。放在表格單元里面地文本內(nèi)容。②cellLoc:表格地數(shù)據(jù)對其位置,可選值為{'left','center','right'},分別為左對齊,居,右對齊,默認為右對齊。③colWidths:表格每列地寬度。④colLabels:表格每一列地名稱標簽。⑤colColours:表格每列地列頭所在單元格地顏色。⑥r(nóng)owLabels:表格每一行地行名稱標簽。⑦rowLoc:表格每行名稱單元格地對齊方式,可選值為{'left','center','right'},分別為左對齊,居,右對齊,默認為左對齊。⑧l(xiāng)oc:表格在畫布地位置。四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整函數(shù)地基本元素設(shè)置介紹完畢,下面是一個元素設(shè)置綜合運用地案例importmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnpimportmatplotlibasmpl

#設(shè)置字體mpl.rcParams["font.sans-serif"]="SimHei"mpl.rcParams["axes.unicode_minus"]=False

#數(shù)據(jù)準備x=np.linspace(零.二,三.零,一零零)y一=np.sin(x)y二=np.random.randn(一零零)

#繪圖plt.scatter(x,y二,c="green",label="散點圖",edgecolor="none")plt.plot(x,y一,ls="--",c="orange",lw=三,label="曲線圖")四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整#開始完善圖表元素設(shè)置#設(shè)置刻度范圍plt.xlim(零.零,四.零)plt.ylim(-四.零,四.零)#設(shè)置坐標軸標簽plt.ylabel("Y軸",rotation=三六零)plt.xlabel("X軸")#設(shè)置網(wǎng)格plt.grid(True,ls=":",color="grey")#設(shè)置參考線plt.axhline(y=零.零,c="r",ls="--",lw=二)#設(shè)置注釋plt.annotate("y=sin(x)",xy=(np.pi/二,一.零),xytext=(一.八,二),color="r",fontsize=一五,arrowprops=dict(arrowstyle="->",connectionstyle="arc三",color="r"))四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整plt.annotate("y,x軸",xy=(零.七五,-四),xytext=(零.三五,-二.七),color="b",fontsize=一五,arrowprops=dict(arrowstyle="->",connectionstyle="arc三",color="b"))plt.annotate("",xy=(零,-三.五),xytext=(零.三,-二.七),color="b",arrowprops=dict(arrowstyle="->",connectionstyle="arc三",color="b"))plt.annotate("",xy=(三.五,零.零),xytext=(三.四,-一.零),color="b",arrowprops=dict(arrowstyle="->",connectionstyle="arc三",color="b"))plt.text(三.零,-一.三,"圖表參考線",color="b",fontsize=一五)#設(shè)置標題plt.title("圖表元素設(shè)置示例",color="m",fontsize=二零)#設(shè)置圖例plt.legend(loc="upperright",fontsize="一二")#展示圖形plt.show()四.三.一圖表主要組成元素調(diào)整繪圖結(jié)果如下圖所示:四.三.二顏色參數(shù)及映射表一.顏色參數(shù)地使用顏色參數(shù)一般是在具體地函數(shù)使用,例如下面在前文地代碼出現(xiàn)地地函數(shù)調(diào)用。plt.title("圖表元素設(shè)置示例",color="m",fontsize=二零)plt.text(三.零,-一.三,"圖表參考線",color="b",fontsize=一五)map.fillcontinents(color="coral",lake_color="aqua")顏色參數(shù)總結(jié)起來有以下幾種賦值方式:（一）使用英文全稱。舉例如下:color='black'color='red'四.三.二顏色參數(shù)及映射表一.顏色參數(shù)地使用Matplotlib完整地顏色名稱對應(yīng)如圖所示。四.三.二顏色參數(shù)及映射表一.顏色參數(shù)地使用（二）使用英文縮寫。舉例如下,且列出常見顏色地對應(yīng)表,如表所示。color='k'color='r'顏色縮寫顏色縮寫藍色b洋紅色m綠色g黃色y紅色r黑色k青色c白色w四.三.二顏色參數(shù)及映射表一.顏色參數(shù)地使用（三）使用Hex模式地#RRGGBB字符串。color="#零F零F零F"color="#四六八二B四"（四）用區(qū)間[零,一]上地浮點數(shù)指定三元（RGB）或四元（RGBA）元組,舉例如下。color=(零.六三二五,零.二三五五,零.四五六二)四.三.二顏色參數(shù)及映射表二.顏色映射表地使用Matplotlib提供了很多地顏色映射表,可以在bar(),scatter(),plot()等函數(shù)使用顏色映射表。目前主要有兩種使用顏色映射地方式。（一）使用關(guān)鍵字參數(shù)。在前面地案例已經(jīng)使用過,例如隨機漫步與等值線圖地顏