python matplotlib 库学习笔记

python 大法好，学习python 受益终身。

最近图像处理要用到 python matplotlib 库，有用到的话，都在这里记录。官方样例地址： http://matplotlib.org/gallery.html

python matplotlib 绘图基本步骤

先看看如下代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 10, 1000)
y = np.sin(x)
z = np.cos(x**2)

plt.figure(figsize=(8,4))

plt.plot(x,y,label="$sin(x)$",color="red",linewidth=2)
plt.plot(x,z,"b--",label="$cos(x^2)$")

plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Volt")
plt.title("PyPlot First Example")
plt.ylim(-1.2,1.2)
plt.legend()

plt.show()

1.载入matplotlib的绘图模块pyplot，并重命名为plt

1	import matplotlib.pyplot as plt

2. 调用figure()创建一个Figure(图表)对象

还可以设置DPI（即每英寸所表示的像素数），缺省值为80。因此本例中所创建的Figure对象的宽度为“8*80 = 640”个像素。

3.调用plot()在当前的Figure对象中绘图

参数说明：

X：X轴数据
Y：Y轴数据
指定曲线的颜色和线性，如'b-'表示，蓝色虚线（b:蓝色,-虚线）
使用关键字参数可以指定所绘制的曲线的各种属性：

label：给曲线指定一个标签名称，此标签将在图示中显示。如果标签字符串的前后有字符’$’，则matplotlib会使用其内嵌的LaTex引擎将其显示为数学公式。
color：指定曲线的颜色。颜色可以用如下方法表示
- 英文单词
- 以’#’字符开头的三个16进制数，如’#ff0000’表示红色。
- 0~1的RGB表示，如(1.0, 0.0, 0.0)也表示红色。
linewidth：指定曲线的宽度，可以不是整数，也可以使用缩写形式的参数名lw。当然，它也可以同时画两个曲线，如下图，同时画出正弦和余弦曲线：

1 2	x=np.arange(0,5,0.1) plt.plot(x, np.sin(x), x, np.cos(x))

4.通过一系列函数设置当前Axes对象的各个属性：

xlabel、ylabel：分别设置X、Y轴的标题文字。
title：设置子图的标题。
xlim、ylim：分别设置X、Y轴的显示范围。
legend：显示图示，即图中表示每条曲线的标签(label)和样式的矩形区域。

5.调用plt.show()显示出绘图窗口

在通常的运行情况下，show()将会阻塞程序的运行，直到用户关闭绘图窗口。

保存图像

1	plt.savefig("test.png", dpi=120)

采用面向对象方法进行绘图

pyplot模块虽然用法简单，但不适合在较大的应用程序中使用。当前的图表和子图可以使用gcf()和gca()获得

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fig = plt.gcf()
axes = plt.gca()
print fig,axes

output:

1	Figure(640x480) Axes(0.125,0.1;0.775x0.8)

plot()实际上会通过gca()获得当前的Axes对象ax，然后再调用它的plot()方法实现真正的绘图。

def plot(*args, **kwargs):
ax = gca()
...
try:
    ret = ax.plot(*args, **kwargs)
    ...
finally:
    ax.hold(washold)

配置属性

plot()返回一个元素类型为Line2D的列表下面的代码中，对x^3的数组取消了抗锯齿效果。

x = np.arange(0, 5, 0.1)
line = plt.plot(x, x*x,x,x**3)[1] 
line.set_antialiased(False) 
plt.show()

调用setp()可以同时配置多个对象的属性，这里我们同时设置两条曲线的颜色和线宽：

x = np.arange(0, 5, 0.1)
line = plt.plot(x, x*x,x,x**3)
plt.setp(line, color="r", linewidth=2.0)
plt.show()

绘制多子图

一个Figure对象可以包含多个子图(Axes) 我们可以使用subplot()快速绘制包含多个子图的图表，它的调用形式如下：

1	subplot(numRows, numCols, plotNum)#行，列，区域号

图表的整个绘图区域被等分为numRows行和numCols列，然后按照从左到右、从上到下的顺序对每个区域进行编号，左上区域的编号为1。
如果新创建的子图和之前创建的子图区域有重叠的部分，则之前的子图将被删除。
numRows、numCols和plotNum三个参数都小于10，则可以把它们缩写成一个整数，例如subplot(323)和subplot(3,2,3)的含义相同
subplot()返回它所创建的Axes对象

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for idx, color in enumerate("rgbyck"):
plt.subplot(321+idx, axisbg=color)
plt.show()

如果希望某个子图占据整行或者整列，可以如下调用subplot()：

plt.subplot(221) # 第一行的左图
plt.subplot(222) # 第一行的右图
plt.subplot(212) # 第二整行
plt.show()

用sca()交替不同图/子图它们成为当前Axes对象，并调用plot()在其中绘图

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(1) # 创建图表1
plt.figure(2) # 创建图表2
ax1 = plt.subplot(211) # 在图表2中创建子图1
ax2 = plt.subplot(212) # 在图表2中创建子图2

x = np.linspace(0, 3, 100)
for i in xrange(5):
    plt.figure(1)  # 选择图表1
    plt.plot(x, np.exp(i*x/3))
    plt.sca(ax1)   # 选择图表2的子图1
    plt.plot(x, np.sin(i*x))
    plt.sca(ax2)   # 选择图表2的子图2
    plt.plot(x, np.cos(i*x))

plt.show()

在图表中显示中文

matplotlib的缺省配置文件中所使用的字体无法正确显示中文。为了让图表能正确显示中文，可以有几种解决方案。

在程序中直接指定字体。
在程序开头修改配置字典rcParams。
修改配置文件。

下面是通过修改字体实现的。其实我也比较喜欢这个

from matplotlib.font_manager import FontProperties
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
font = FontProperties(fname=r"c:\windows\fonts\simsun.ttc", size=14) 
t = np.linspace(0, 10, 1000)
y = np.sin(t)
plt.plot(t, y)
plt.xlabel(u"时间", fontproperties=font) 
plt.ylabel(u"振幅", fontproperties=font)
plt.title(u"正弦波", fontproperties=font)
plt.show()

其他

在图表中输出图像：plt.imshow(img)

柱状图

原地址http://matplotlib.org/examples/statistics/histogram_demo_features.html

# -*- coding:utf-8 -*-
import numpy as np
import matplotlib.mlab as mlab
import matplotlib.pyplot as plt

x = [5,6,7,8,5,6,5]   #数据
num_bins = 5          #列数 
# the histogram of the data
bins= plt.hist(x, num_bins, normed=1, facecolor='green', alpha=0.5)

plt.xlabel('Smarts')    
plt.ylabel('Probability')
plt.title(r'Histogram')

# Tweak spacing to prevent clipping of ylabel
plt.subplots_adjust(left=0.15)
plt.show()