转自： 数据Seminar公众号

介绍

本文不是一篇详尽的、从简到繁的 Maplotlib 画图教程，而是用各种例子快速直观地让读者上手 Matplotlib 画图中的一些常用的、基础的操作。本文不对各种数据图(折线图、柱状图等)作介绍。文中配有效果示意图及代码。本文亦可作常用画图函数/参数查询之用。

什么样的数据图才是好的？

图之好坏不在繁简，一副好图，应该让读者能清晰明了地理解你想要表达的意思。所以在设计图的时候，此为第一要义。

检查你的数据图

是否对色盲友好？

避免过多地使用红绿配色。

如果打印成黑白稿(grayscale)的话，读者是否还能分辨出不同的元素？

避免仅使用颜色来区分元素，使用恰当、对比度高的颜色，以及 Marker、线的样式、粗细等。

图片的质量是否足够高？

PDF、EPS 等矢量图、分辨率高的 PNG、JPG。

标题、标签、刻度、图例是否正确，表达清楚？

最好不要仅使用数学符号来表示轴标签，例如 α、β 等，使用明确的文字来描述。

使用的字体与正文是否一致？

基础知识

在介绍其他内容之前，我们先回顾一下基础知识，这里借用 Matplotlib 文档的一张图[1]：

图中共标出了14种概念：

• Figure - 画板

• Title - 标题

• X axis label - X轴标签

• Y axis label - Y轴标签

• Legend - 图例

• Major tick label - 主刻度标签

• Minor tick label - 次刻度标签

• Grid - 网格

• Line (line plot) - 线

• Markers (scatter plot) - 标记

• Major tick - 主刻度

• Minor tick - 次刻度

• Axes - 轴

• Spines - 脊

这些基础概念十分有用，希望大家能记住其作用及对应的英文。如果遇到更复杂的需求，可以直接在官网文档(https://matplotlib.org/contents.html)中进行查询。

环境

• Python 3.7.3

• Matplotlib 3.1.3

常用链接

颜色 Colors

• Choosing Colormaps in Matplotlib:

https://matplotlib.org/tutorials/colors/colormaps.html

• List of Named Colors :

https://matplotlib.org/gallery/color/named_colors.html#sphx-glr-gallery-color-named-colors-py

• HTML Color Picker：

https://www.w3schools.com/colors/colors_picker.asp?color=%23ffab00

• Color Brewer 2.0：

https://colorbrewer2.org/#type=sequential&scheme=BuGn&n=3

• How to find a color scheme that’s also useful when printed in black and white?

https://ux.stackexchange.com/questions/23876/how-to-find-a-color-scheme-thats-also-useful-when-printed-in-black-and-white

线样式

• Linestyle - Line2D：

https://matplotlib.org/gallery/lines_bars_and_markers/linestyles.html#sphx-glr-gallery-lines-bars-and-markers-linestyles-py标记样式

• Markers - Marker filling：

https://matplotlib.org/gallery/lines_bars_and_markers/marker_fillstyle_reference.html#sphx-glr-gallery-lines-bars-and-markers-marker-fillstyle-reference-py

刻度

• Tick Locators - Tick Formatters：

https://matplotlib.org/gallery/ticks_and_spines/tick-locators.html#sphx-glr-gallery-ticks-and-spines-tick-locators-py

图例

• Legend Guide：

https://matplotlib.org/3.1.1/tutorials/intermediate/legend_guide.html

正文

开始画图

import matplotlib.pyplot as plt  # 之后的代码默认引入此包

左右滑动查看更多

Figure 画板

创建一个简单的画板并展示：

fig, ax = plt.subplots()plt.show()  # 之后的代码默认省略此步骤

左右滑动查看更多

设定画板的长宽 figsize ：

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 3))

左右滑动查看更多

设定子图：

fig , ax = plt.subplots(nrows=3, ncols=5)

左右滑动查看更多

nrows 和 ncols 参数分别为行数和列数。更复杂的例子请参考官网教程：

https://matplotlib.org/gallery/subplots_axes_and_figures/gridspec_and_subplots.html#sphx-glr-gallery-subplots-axes-and-figures-gridspec-and-subplots-py

访问不同的字图，假设现在有三行五列：

ax[0, 4].plot(x, y, color='limegreen')ax[2, 2].plot(x, y, color='red')

左右滑动查看更多

紧凑布局 Tight Layout：

fig, ax = plt.subplots(tight_layout=True)

左右滑动查看更多

画板背景色：

ax.set_facecolor('lightblue')

左右滑动查看更多

图中图 Inset：

ax.plot(x, y, color='limegreen', label='Xovee')inset = plt.axes((.5, .5, .3, .3), facecolor='lightblue')inset.plot(x, y, color='red')

左右滑动查看更多

标签 Label

设定图片的轴标签、标题、字体颜色、字体大小：

• plt.title()

• plt.xlabel()、plt.ylabel()

• plt.set_title()

• ax.set_xlabel()、ax.set_ylabel()

ax.set_title("Xovee's Figure", fontsize=24, color='red')ax.set_xlabel('Xovee', fontsize=20, color='lightblue')ax.set_ylabel('Xovee', fontsize=20, color='coral')

左右滑动查看更多

轴 Axes/Axis

设定轴的范围：

ax.set_xlim(np.pi, 3*np.pi)ax.set_ylim(-.5, .5)

左右滑动查看更多

设定轴的缩放 Scale，可选项包括：

• linear 默认

• log

• symlog

• logit

fig, ax = plt.subplots(ncols=2, figsize=(8, 4), tight_layout=True)x = np.linspace(0, 100, 1000)y = [2**x_ for x_ in x]ax[0].plot(x, y, color='limegreen', label='Xovee')ax[1].plot(x, y, color='coral')ax[1].set_yscale('log')

左右滑动查看更多

设定轴的上下界、粗细、颜色：

ax.plot(x, y, color='limegreen', label='Xovee')ax.set_yticks([-.5, 0., .5])ax.set_xticks([2, 4, 6, 8])ax.spines['top'].set_visible(False)ax.spines['right'].set_visible(False)ax.spines['left'].set_bounds(-.5, .5)ax.spines['bottom'].set_bounds(2, 8)ax.spines['bottom'].set_linewidth(2)ax.spines['bottom'].set_color('red')

左右滑动查看更多

隐藏轴：

hide_axes = ['left', 'top', 'right', 'bottom']for axis in hide_axes:    ax.spines[axis].set_visible(False)

左右滑动查看更多

读者可以关注一下这个ax.spines，即轴的脊椎，将其可见度设为False：

设定右(上)坐标轴：ax.twinx()，同理可以设置上坐标轴ax.twiny()。

ax.plot(x, y, color='limegreen', label='Xovee')axr = ax.twinx()axr.set_yticks([.5])axr.set_yticklabels(['Xovee'])

左右滑动查看更多

Tick 刻度

设置刻度的长、宽、颜色：

# axis 默认是 both, 或者 x 和 y# which 可以是 major, minor, bothax.tick_params(axis='both', which='major', color='blue', length=10, width=3)

左右滑动查看更多

自定义刻度的位置和标签：

• plt.xticks()、plt.yticks()

• ax.set_xticks() 和 ax.set_xticklabels()

• ax.set_yticks() 和 ax.set_yticklabels()

import matplotlib.pyplot as pltimport numpy as npfig, ax = plt.subplots(tight_layout=True)x = np.linspace(0, 4*np.pi, 100)y = np.sin(x)plt.plot(x, y, color='limegreen', label='Xovee')plt.xticks([0, np.pi, 2*np.pi, 3*np.pi, 12], ['0.0', '$\pi$', '$2\pi$', '3$\pi$', '12'], fontsize=16, rotation=30, color='red')plt.yticks([-1, 0, 1], fontsize=16, color='blue')plt.show()

左右滑动查看更多

显示(隐藏)主/次刻度：右轴显示minor次刻度，下轴不显示minor次刻度。

ax.set_xticks([1e1, 1e2, 1e4], minor=True)ax.set_yticks([1e-4, 1e-2, 1e0], minor=False)

左右滑动查看更多

Legend 图例

设定图例位置和文字大小：loc的可选参数包括best, lower, upper, center, left, right及其部分组合例如lower left。

plt.legend(loc='lower center', fontsize=24)

左右滑动查看更多

设定图例位置：bbox_to_anchor参数的四元组，以左下角为参照，设定图例的位置：

plt.legend(loc='lower left', bbox_to_anchor=(0, 1.05, .5, 1.05),  fontsize=24)

左右滑动查看更多

多行多列图例、图例背景颜色：

legend = plt.legend(loc='lower left', ncol=3, fontsize=16)legend.get_frame().set_facecolor('linen')

左右滑动查看更多

网格 Grid

fig, ax = plt.subplots(ncols=3, tight_layout=True)x = np.linspace(0, 4*np.pi, 100)y = np.sin(x)ax[0].plot(x, y, color='limegreen', label='Xovee')ax[1].plot(x, y, color='red', label='Xovee')ax[2].plot(x, y, color='blue', label='Xovee')ax[0].grid(axis='x', linestyle='--')ax[1].grid(axis='y', linewidth=5)ax[2].grid(color='purple')

左右滑动查看更多

其他命令

减小生成的文件大小：添加rasterized=True参数。

plt.plot(x, y, rasterized=True)plt.scatter(x, y, rasterized=True)...

左右滑动查看更多

文字 Text：

ax.text(2, 0, 'Xovee Xu is watching you!!!', fontsize=12, weight='bold', color='Coral')

左右滑动查看更多

设定字体：

from matplotlib import rcParamsrcParams['font.family'] = 'Times New Roman'

左右滑动查看更多

设定层级 zorder：zorder高的元素显示在zorder低低元素之上。

ax[0].scatter([0], [2], s=1e5)ax[0].scatter([0], [0], s=1e5, c='red')ax[1].scatter([0], [2], s=1e5, zorder=5)ax[1].scatter([0], [0], s=1e5, c='red', zorder=3)

左右滑动查看更多

透明 alpha：设定alpha参数，1为不透明，0为完全透明。

ax.scatter([0], [2], s=1e5, c='green', alpha=.5)ax.scatter([0], [0], s=1e5, c='yellow', alpha=.5)ax.scatter([-1], [1], s=3e4, c='red', zorder=0)ax.scatter([1], [1], s=3e4, c='blue', alpha=1.)

左右滑动查看更多

设置颜色地图：例一 colormap。各种colormap颜色参考值可以在这里找到。

fig, ax = plt.subplots(tight_layout=True)x = np.linspace(0, 4*np.pi, 100)y = np.sin(x)cmp = plt.cm.get_cmap('rainbow')for i in range(len(x)-1):    plt.plot([x[i], x[i+1]], [y[i], y[i+1]], linewidth=5, color=cmp(x[i]/max(x)))

左右滑动查看更多

设置颜色地图：例二 colormap

ax.scatter(x, y, s=x**2, c=y, cmap='rainbow')

左右滑动查看更多

打印出系统中支持的字体名：

import matplotlib.font_managera = sorted([f.name for f in matplotlib.font_manager.fontManager.ttflist])for i in a:    print(i)

左右滑动查看更多

Reference

Usage Guide. (Mar 20, 2020). Retrieved from ：

https://matplotlib.org/tutorials/introductory/usage.html#sphx-glr-tutorials-introductory-usage-py