【现学现用】matplotlib画图(plt与ax的关系add_subplot与subplots等)

简介: 【现学现用】matplotlib画图(plt与ax的关系add_subplot与subplots等)

学习python画图是必需掌握的技能,不能每当画图便寻求搜索引擎的帮助,还是自己梳理一遍吧!本篇文章还是围绕如何快速应用而展开,当然也要知晓一些所以然。


1 疑惑


1.1 plt还是ax

看了许多书本中的画图示例,有直接在plt上画的,也有用ax画的,这两者究竟是什么,又有哪些区别呢。


从下面这一行代码进行解读:

fig,ax=plt.subplots()


什么是fig?

在任何绘图之前,我们需要一个Figure对象,至少要有这一层才可以画。.plt 对应的就是最高层 scripting layer。这就是为什么它简单上手,但要调细节就不灵了。即:

fig=plt.figure()


什么是ax,axes?

axis 指的就是 x 坐标轴,y 坐标轴等,代表的是一根坐标轴。而 axes 在英文里是 axis 的复数形式,也就是说,axes 代表的其实是 figure 当中的一套坐标轴。之所以说一套而不是两个坐标轴,是因为如果你画三维的图,axes 就代表 3 根坐标轴了。所以,在一个 figure 当中,每添加一次 subplot ,其实就是添加了一套坐标轴,也就是添加了一个

axes,放在二维坐标里就是你添加了两根坐标轴,分别是 x 轴和 y 轴。


ax.plot 是在 artist layer 上操作。基本上可以实现任何细节的调试。


[以上源自第一个参考链接的评论区]

ax=fig.add_subplot(1,1,1) # 前两个参数代表子图的行数和列数,第三个参数表示代表第1个子图

image.png

以上便是对fig,ax=plt.subplots()的详细分解。


2 add_subplot()与subplots()


2.1 add_subplot()

这两者的主要区别是前者返回一个对象,后者可以返回一个对象数组即多个对象,具体参见下方示例。

  • add_subplot(nrows, ncols, index)


通过自己创建的几个示例,大致搞懂了add_subplot(),相当于在我们创建的figure画布上通过添加ax堆叠。


示例1:创建折线图

在(5,4)大小的画布上画折线图,只添加一个ax的情形

x=[1,2,3,4,5]
y=[3,1,4,5,2]
fig=plt.figure(figsize=(5,4))
ax=fig.add_subplot(1,1,1)
ax.plot(x,y)
plt.show()

image.png


示例2:两张图表情形

x1=[1,2,3,4,5]
y1=[3,1,4,5,2]
x2=[1,2,3,4,5]
y2=[3,1,4,5,2]
fig=plt.figure(figsize=(5,4))
ax1=fig.add_subplot(1,2,1) #将原先的figsize的尺寸切分成1行,两列的大小,选择第一个区域
ax2=fig.add_subplot(1,2,2) #选择第二个区域
ax1.plot(x,y)
ax2.scatter(x,y) #画散点图
plt.show()


效果:

image.png


示例3:添加subplot时做不同的切分

x1=[1,2,3,4,5]
y1=[3,1,4,5,2]
x2=[1,2,3,4,5]
y2=[3,1,4,5,2]
fig=plt.figure(figsize=(5,4))
ax1=fig.add_subplot(1,2,1)
ax2=fig.add_subplot(1,3,2) #代码与上方区别,在于这里切分为1行3列
ax1.plot(x,y)
ax2.scatter(x,y)
plt.show()


效果:

image.png

通过最终呈现效果可以发现,后添加的ax2挡在了ax1的上方,相信通过上方的3个示例对fig.add_subplot方法会有清晰的认识。


2.2 subplots()

示例1:单行或单列

x1=[1,2,3,4,5]
y1=[3,1,4,5,2]
x2=[1,2,3,4,5]
y2=[3,1,4,5,2]
fig=plt.figure(figsize=(5,4))
axes=fig.subplots(2,1) #将原有fig切分为两行一列,返回数组
axes[0].plot(x1,y1) #对第一个ax进行操作
axes[1].scatter(x2,y2)
plt.show()


效果:

image.png


示例2:多行多列(按照二维数组来表示)

2X2,总共有4个子图,选择其中两个作图。

x1=[1,2,3,4,5]
y1=[3,1,4,5,2]
x2=[1,2,3,4,5]
y2=[3,1,4,5,2]
fig=plt.figure(figsize=(5,4))
axes=fig.subplots(2,2)
axes[0,1].plot(x1,y1) #第0行,第一列,确定方位
axes[1,1].scatter(x2,y2) # 第1行,第1列
plt.show()


效果:

image.png


3 基本使用


如果能把下面这张图搞懂应用,大概就入门了吧!方法里还有诸如颜色等很多参数,这个边用边学找到自己常用的功能即可。

image.png


3.1 坐标轴标签、标题

以单图为例,许多常用参数(坐标轴、标题)的设置都是在ax.set()中进行

x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 200)
y = np.sin(x)
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)
ax.set(xlabel='this is x_lable',title='This is a example')
plt.show()


image.png


3.2 设置图例legend

x1 = np.linspace(0, 2 * np.pi, 200)
y1 = np.sin(x)
x2=[1,2,3,4,5]
y2=[3,1,4,5,2]
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x1,y1,label='sin')
ax.plot(x2,y2,label='line')
ax.set(xlabel='x_lable',ylabel='y_label',title='This is a example')
ax.legend(loc='best') #这里可以设置legend位置,有很多设置哦!
# 等价于loc=0
plt.show()


效果:

image.png


3.3 在图表中添加中文

# 支持中文
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 用来正常显示中文标签
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 用来正常显示负号


通过搜索发现上面两行代码一般都会加在前面,自行验证下效果吧!


总结


写到这儿,还有许多方法、参数并未介绍,少即是多吧!边学边用再补充,可参考第4个参考链接了解更多基本用法。


References

1:matplotlib:先搞明白plt. /ax./ fig再画 - 知乎 (zhihu.com)

2:fig, ax = plt.subplots(figsize = (a, b))解析(最清晰的解释)_我是管小亮的博客-CSDN博客_figsize

3:Basic Usage — Matplotlib 3.5.1 documentation

4:Python–Matplotlib(基本用法)

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