python数据分析工具之 matplotlib详解

不论是数据挖掘还是数学建模,都免不了数据可视化的问题。对于 Python 来说,matplotlib 是最著名的绘图库,它主要用于二维绘图,当然也可以进行简单的三维绘图。它不但提供了一整套和 Matlab 相似但更为丰富的命令,让我们可以非常快捷地用 python 可视化数据。

matplotlib基础

# 安装
pip install matplotlib

两种绘图风格

MATLAB风格:

基本函数是 plot,分别取 x,y 的值,然后取到坐标(x,y)后,对不同的连续点进行连线。

面向对象:

创建一个图形 fig 和一个坐标 ax 。

  • fig:figure(plt.Figure) 是一个能容纳各种坐标轴,图形,文字和标签的容器。
  • ax:axes(plt.Axes) 是一个带有刻度和标签的矩形,最终会包含各种可视化元素。

示例:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 图形显示风格
plt.style.use('seaborn-whitegrid')

# 创建fig和ax
fig = plt.figure()
ax = plt.axes()

x = np.linspace(0,10,100)
# 显示sin函数图形
plt.plot(x, np.sin(x))
# 显示cos函数图形
plt.plot(x, np.cos(x))

plt.show()

绘图样式

文字设置

图形标题:plt.title

坐标轴标题:plt.xlabel, plt.ylabel

基础图例:plt.legend

注意:对中文不友好,需要额外方法,尽量使用英文

# 示例
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(1, 10, 100)
plt.plot(x, np.sin(x))
plt.title('sin-function')
plt.xlabel('x-value')
plt.ylabel('y-label')
plt.show()

颜色条

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(1, 10, 100)
I = np.sin(x) * np.cos(x[:,np.newaxis])

plt.imshow(I)
plt.colorbar()
plt.show()

散点图基础

散点图主要以点为主,数据是不连续的数据,通过设置线的型号来完成。型号包括‘o'、‘+'、‘*'、‘1'、‘h'、‘D'等等,具体使用探索一下就好,用不到太多。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 图形显示风格
plt.style.use('seaborn-whitegrid')

x = np.linspace(0, 10, 30)
y = np.sin(x)

# 通过设置线型为点来完成散点图的绘制
plt.plot(x, y, 'o', color='blue')
plt.show()

连续误差线表示的是连续量,可以使用 plt.plot 和 plt.fill_between 来画出。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 图形显示风格
plt.style.use('seaborn-whitegrid')

x = np.linspace(0, 10, 30)
ysin = np.sin(x)
ycos = np.cos(x)

plt.plot(x, ysin, color='red')
plt.plot(x, ycos, color='blue')

plt.fill_between(x, ysin, ycos, color='gray', alpha=0.2)
plt.show()

plt.contourf(x, y, z, 50, cmap='RdGy') # 改为contourf,自动填充颜色,则变为连续的

基本画法:plt.hist 可以直接画直方图,参数主要包括:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

data = np.random.randn(1000)
plt.hist(data, bins=30, alpha=0.3, histtype='stepfilled', color='blue', edgecolor='none')
plt.show()

plt.subplot(2,1,1) # 子图,(2,1,1)代表,创建2*1的画布,并且定位于画布1 ;等效于plt.subplot(211),即去掉逗号
# subplots 可以同时创建多个子图
figure,ax = plt.subplots(2, 3) 
# 这是一个灵活创建子图的方法,可以创建任意组合的图形,不必一一对齐,以下为示例:
grid = plt.GridSpec(2, 3, wspace=0.3, hspace=0.2)
plt.subplot(grid[,:2])
plt.subplot(grid[1,1:3])

文字注释

通过不同的坐标变换,可以把文字放在不同的位置:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig, ax = plt.subplots()
ax.axis = ([0, 1, 0, 1])

ax.text(0.5, 0.5, "Data:(0.5, 0.5)", transform=ax.transData)
ax.text(0.5, 0.1, "Axes:(0.5, 0.1)", transform=ax.transAxes)
plt.show()

基础三维图

matplotlib 中绘制三维图用到 mplot3d 包。导入 mplot3d 包后,可以利用 projection 参数,控制绘制三维图。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits import mplot3d

fig = plt.figure()
ax = plt.axes(projection='3d')

plt.show()

图形绘制出来后,可以通过 ax.view_init 来控制观察的角度,便于理解。

pandas绘图

上篇文章讲述了 pandas 的基本用法,pandas 是数据分析中最重要的工具之一,这里补充一下 pandas 绘图。

Series绘图

# 这是一个小栗子
s1 = Series(np.random.randint(1000).cumsum()) # 创建series,cumsum()是指叠加求和,本位数是前几项之和
s1.plot() # series有自己的plot函数,里面可以写入想要的参数

DataFrame绘图

df = DataFrame(
 np.random.randint(1,10,40).reshape(10,4),
 columns=['A','B','C','D']
 )
df.plot()
# dataframe也有自己的plot,按列画出来,参数包含ax,选择输出的画布
# 参数:stacked=True,表示一个堆叠的情况,同一个index下,columns一不同颜色叠在一起

总结

到此这篇关于python数据分析工具之 matplotlib详解的文章就介绍到这了,更多相关python数据分析 matplotlib内容请搜索来客网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持来客网!