matplotlib新手教程

Apr 27, 2010

matplotlib是绘制二维图形的Python模块，它用Python语言实现了MATLAB画图函数的易用性，同时又有非常强大的可定制性。可以看一下用matplotlib绘制的图像展示。

我的paper里的图3，4和6就是用matplotlib画的啦。

好东东当然要大家分享，于是下面简单的写个教程，希望对Python有兴趣的或者熟悉MATLAB想找个替代品的筒子们有用。

首先，需要下载个ipython，ipython是Python终端，支持图形的交互更新。（本文建议安装 ipython，完全是为了方便演示，其实只要本地安装了matplotlib，不需要 ipython 也可以画图的啦。）安装好之后，在终端运行 ipython -pylab，于是ipython就导入了matplotlib，显示如下界面:

azalea@azalea-laptop:~$ ipython -pylab
Python 2.6.4 (r264:75706, Dec  7 2009, 18:45:15)
Type "copyright", "credits" or "license" for more information.

IPython 0.10 -- An enhanced Interactive Python.
?         -&gt; Introduction and overview of IPython's features.
%quickref -&gt; Quick reference.
help      -&gt; Python's own help system.
object?   -&gt; Details about 'object'. ?object also works, ?? prints more.

  Welcome to pylab, a matplotlib-based Python environment.
  For more information, type 'help(pylab)'.

In [1]:

输入 plot([1,2,4,8,16])

此时应该弹出图形窗口

In [4]: plot(x,y) n list，plot()函数如果只收到一个参数，就默认为是y值，而x值默认是从0到n。

如果提供2个参数给plot()函数：

In [2]: x = range(-4,5)

In [3]: y = [elem**2 for elem in x]

In [4]: plot(x,y)

大家此时应该看到弹出的窗口里多了一条绿色抛物线。

如果我觉得绿色抛物线不爽怎么办呢？只要给plot()函数更多一些参数，就可以方便的改变线的颜色粗细和风格啦。

plot(x,y,color='red', linestyle='dashed', marker='o')

或者简单的写成

plot(x,y,'ro--')

都会画出一条红色虚线连接的红色圆点。注意现在看起来很奇怪，因为这条线和之前画的绿色抛物线重合了，可以 Ctrl+D 退出 ipython再重新进入，输入

In [1]: x = range(-4,5)

In [2]: y = [elem**2 for elem in x]

In [3]: plot(x,y,'ro--')

关于plot()函数的详细用法参考这里

此外，你可以一句话画出直方图 (histogram)：

In [4]: mu, sigma = 200, 25

In [5]: x = mu + sigma*randn(10000) #前两行是数据，不算。。

In [6]: hist(x, 50, normed=1)

详见示例和文档

一句话画出柱状图

In [7]: Means = (20, 35, 30, 35, 27)

In [8]: Std =   (2, 3, 4, 1, 2) #前两行还是数据，仍然不算。。

In [9]: bar(range(len(Means)), Means, color='r', yerr=Std)

详见示例和文档

下面要讲高级的东东啦

前面我们看到只要一个plot()函数就能画出整个图啦，但其实 matplotlib在背后做了很多事。

首先，matplotlib自动创建了一个Figure对象，然后在Figure之上有创建了一个Axes对象，在Axes对象之上才用plot()函数创建了一个Line2D对象。详见文档。

我们可以手动创建Figure对象和Axes对象，并可以保存这些对象，用于以后的定制。

在 ipython 里，输入：

fig = plt.figure()

手动创建一个Figure对象。

ax = fig.add_subplot(111)

在Figure之上，手动创建了一个Axes对象，我们用ax指向这个对象，便于以后操作。

如果窗口没有变化，可以输入

show()

立刻刷新窗口

此时可以输入

ax.get_xlim()

获得Axes的x坐标范围，默认是 (0.0, 1.0)

下面用plot()函数在Axes上画线，返回值是一个python list，于是把list的第一个元素（即第一条线）赋值给变量line

line, = ax.plot([1,2,4,8,16])
show()

此时x和y坐标的范围随着数据自动改变了。

ax.get_xlim()的值是 (0.0, 4.0)

此时我觉得应该

此时我想改变 x坐标轴上的文字颜色，

许多方法都殊途同归

方法一：

setp(ax.get_xticklabels(),color='g')

方法一变种（MATLAB风格）：

setp(ax.get_xticklabels(),'color', 'g')

详见文档

方法二：

for label in ax.get_xticklabels():
    label.set_color('g')

我想把y轴变成log-scale的，很简单：

yscale('log')

于是现在查看y轴的scale，

ax.get_yscale()的结果是 ‘log’，而ax.get_xscale()的结果是 ‘linear’

如果我觉得还是linear scale好，怎么改回去呢？

你猜对了，是 yscale('linear')

忽然想把前面plot()画的line给改一下，于是

setp(line, color='orange', linestyle='-.', marker='^'))

或者

setp(line, ’color‘,'orange', 'linestyle','-.', 'marker','^'))

或者罗嗦的方法：

line.set_color('orange')
line.set_linestyle('-.')
line.set_marker('^')

发现matplotlib真是无所不能改，我于是想搞点恶作剧，恩，就把x轴的标记放大吧。

这又有N种方法：

方法一：

for line in ax.get_xticklines():
    line.set_markeredgewidth(2)
    line.set_markersize(20)

方法二：

setp(ax.get_xticklines(),markeredgewidth=2,markersize=20)

以上都是通过Axes来修改Tick对象的属性

而下面的方法是直接修改Tick对象的属性，殊途同归啦

方法三：

for line in ax.xaxis.get_ticklines():
    line.set_markeredgewidth(2)
    line.set_markersize(20)

详见文档

把上面例子里的某些x换成y，就可以修改y坐标轴的对应属性啦。

经过这一番折腾，现在的图形应该长成这样：

最后献上一张老图，代码在此：

以上只涉及了matplotlib的万分之一，希望看到这里还有兴趣的筒子们自行去学习示例和文档，画图愉快～

azalea says

matplotlib新手教程