matplotlib繪制正余弦曲線圖的實(shí)現(xiàn)
序言:
在python里面,數(shù)據(jù)可視化是python的一個(gè)亮點(diǎn)。在python里面,數(shù)據(jù)可視可以達(dá)到什么樣的效果,這當(dāng)然與我們使用的庫(kù)有關(guān)。python常常需要導(dǎo)入庫(kù),并不斷調(diào)用方法,就很像一條流數(shù)據(jù)可視化的庫(kù),有很多,很多都可以后續(xù)開(kāi)發(fā),然后我們調(diào)用。了解過(guò)pyecharts美觀的可視化界面 ,將pyecharts和matplotlib相對(duì)比一下。
pyecharts和matplotlib的區(qū)別在哪里呢?Matplotlib是Python數(shù)據(jù)可視化庫(kù)的泰斗,盡管已有十多年的歷史,但仍然是Python社區(qū)中使用最廣泛的繪圖庫(kù),它的設(shè)計(jì)與MATLAB非常相似,提供了一整套和MATLAB相似的命令A(yù)PI,適合交互式制圖,還可以將它作為繪圖控件,嵌入其它應(yīng)用程序中。
Pyecharts是一款將Python與Echarts相結(jié)合的數(shù)據(jù)可視化工具,可以高度靈活的配置,輕松搭配出精美的視圖。其中Echarts是百度開(kāi)源的一個(gè)數(shù)據(jù)可視化庫(kù),而Pyecharts將Echarts與Python進(jìn)行有機(jī)對(duì)接,方便在Python中直接生成各種美觀的圖形。
數(shù)據(jù)可視化之matplotlib繪制正余弦曲線圖
我們先來(lái)看最終實(shí)現(xiàn)效果
上面這個(gè)圖是最終保存的圖片查看效果
我們一步一步來(lái)實(shí)現(xiàn)
1:首先我們需要導(dǎo)入基本的庫(kù)
matplotlib numpy
matplotlib 是我們本章需要的庫(kù)
numpy 是我們數(shù)據(jù)分析處理的常見(jiàn)庫(kù),在機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)也會(huì)經(jīng)常用到。
一步一步來(lái)了
下面展示一些 內(nèi)聯(lián)代碼片
。
第一步
#1:用到的方法及參數(shù) # linspace(start, stop, num=50, endpoint=True, # retstep=False, dtype=None) # 相關(guān)參數(shù)的說(shuō)明 # 指定在start到stop均分?jǐn)?shù)值 # start:不可省略 # stop:有時(shí)包含有時(shí)不包含,根據(jù)endpoint來(lái)選擇,默認(rèn)包含 # num:指定均分的數(shù)量,默認(rèn)為50 # endpoint:布爾值,可選,默認(rèn)為True。包含stop就True,不包含就# False # retstep : 布爾值,可選,默認(rèn)為False。如果為True,返回值和步長(zhǎng) # dtype : 輸出數(shù)據(jù)類型,可選。如果不指定,則根據(jù)前面參數(shù)的數(shù)據(jù)類型 # 2:np.plot(x,y.color.lw,label,ls,mk,mec,mfc) # 其中X由所有輸入點(diǎn)坐標(biāo)的x值組成,Y是由與X中包含的x對(duì)應(yīng)的y所組 # 成的向量 # color 指定線條的顏色 # lw指定線條的寬度 # lw指定線條的樣式,默認(rèn)為實(shí)現(xiàn) # mk可以指定數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符 # ms可以指定標(biāo)識(shí)符的大小 # mec可以指定標(biāo)識(shí)符的邊界色彩 # mfc標(biāo)識(shí)符內(nèi)部填充顏色
import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np #用于正常顯示中文標(biāo)簽 plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] # 用于正常顯示符號(hào) plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False x = np.linspace(-np.pi,np.pi,256,endpoint = 256) sin,cos = np.sin(x),np.cos(x) #繪制,并設(shè)置相關(guān)的參數(shù),這里標(biāo)簽還不會(huì)顯示出來(lái),因?yàn)檫€沒(méi)有 #添加圖例,具體往下面看 plt.plot(x,sin,color = 'blue',lw=2.5,label = '正弦sin',mec='red') plt.plot(x,cos,color = 'red',lw = 2.5,label = '余弦cos()') plt.show() #顯示
第二步
#用到的方法及參數(shù) # plt.xlim(xmin, xmax) # xmin:x軸上的最小值 # xmax:x軸上的最大值 #plt.ylim() 與上一樣的道理 #具體如何使用,可以看下面的實(shí)例代碼
plt.xlim(x.min()*1.5,x.max()*1.5) #將x軸拉伸1.5倍 plt.ylim(cos.min()*1.5,cos.max()*1.5) # 將y軸拉伸1.5倍 plt.show()
第三步
#用到的方法與參數(shù) # plt.xticks([],[]) # plt.yticks([],[]) # plt.title('',color,color,..) #設(shè)置標(biāo)題,里面的相關(guān)參數(shù)可以# 指定 # plt.text(備注內(nèi)容x軸的坐標(biāo),備注內(nèi)容y軸的坐標(biāo) ,'備注內(nèi)容',fontsize,color,..) #給右下角添加備注 #想說(shuō)的說(shuō)這里面有連個(gè)參數(shù),分別以列表的形式展示。 現(xiàn)在只需要介紹是用來(lái)設(shè)置坐標(biāo)刻度的。其中第二個(gè)參數(shù)列表 是用來(lái)轉(zhuǎn)義的。具體實(shí)例如下。
下面展示一些 內(nèi)聯(lián)代碼片
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在x軸的刻度上,我們需要我們需要按照規(guī)則的正余弦刻度來(lái),而不是簡(jiǎn)單的實(shí)數(shù),我們需要圓周率。因此在plt.xticks([],[])的第二個(gè)列表參數(shù)上需要轉(zhuǎn)義。
#這里的r'$代表開(kāi)始,$代表結(jié)尾,\代表轉(zhuǎn)義,\pi代表圓周率的意思,r代表原始字符串。因此可以一一對(duì)應(yīng)下來(lái)的。
plt.xticks([-np.pi,-np.pi/2,0,np.pi/2,np.pi], [r'$-\pi$',r'$-\pi/2$',r'$0$',r'$\pi/2$',r'$\pi$']) plt.yticks([-1,0,1]) plt.title("繪圖正余弦函數(shù)曲線圖",fontsize = 16,color ='green') #給圖片右下角添加備注標(biāo)簽 plt.text(+2.2,-1.4,"by:jgdabc",fontsize=16,color = 'purple') plt.show()
第四步:
用到的方法及參數(shù):
plt.gca()#這個(gè)方法有點(diǎn)東西。
我要簡(jiǎn)單的去理解,Python庫(kù)太繁雜了。有點(diǎn)頭大。
plt.gca(),可以獲得axes對(duì)象
什么又是axes對(duì)象?
在matplotlib中,整個(gè)圖表為一個(gè)figure對(duì)象。每個(gè)figure
對(duì)象中可以包含一個(gè)或多個(gè)axes,而axes為坐標(biāo)軸。每個(gè)axes
對(duì)象都是一個(gè)擁有自己坐標(biāo)系統(tǒng)的繪圖區(qū)域。我們可以理解為通
過(guò)這個(gè)方法我們可以獲得axes對(duì)象,而通過(guò)這個(gè)對(duì)象可以幫助我們
方便的操作坐標(biāo)軸,ok。具體操作看實(shí)例吧!
#我相信能看懂英文的不看注釋也可以看懂 ax = plt.gca() #獲取Axes對(duì)象 ax.spines['right'].set_color('none') #隱藏右邊界 ax.spines['top'].set_color('none')#隱藏上邊界 ax.xaxis.set_ticks_position('bottom') #x軸坐標(biāo)刻度設(shè)置在坐標(biāo)下面 ax.spines['bottom'].set_position(('data',0))#將x坐標(biāo)軸平移經(jīng)過(guò)(0,0)的位置 ax.yaxis.set_ticks_position('left')#將y軸坐標(biāo)刻度設(shè)置在坐標(biāo)軸左側(cè) ax.spines['left'].set_position(('data',0))#將y軸坐標(biāo)軸平移到(0,0)位置 plt.show()
兄弟們是不是有點(diǎn)像了,還不夠。
第五步:
用到的方法及參數(shù):
plt.legend()
添加圖例
這樣才會(huì)把我上述label的內(nèi)容顯示出來(lái)。
plt.legend(loc ='upper left',fontsize=12) plt.show()
第六步
注意第六步我們要描點(diǎn),并畫(huà)線
用到的方法及參數(shù) plt.plot() # 這個(gè)前面已經(jīng)有說(shuō)明,不再贅述,這里我們 要加一個(gè)參數(shù)linewidth指定,將其變?yōu)樘摼€ plt.scatter() #用來(lái)繪制兩個(gè)點(diǎn)的位置 plt.annotate #用來(lái)添加注釋文字,具體解釋我們?cè)趯?shí)例代碼中說(shuō)明 ```javascript t1 = 2*np.pi/3 #取一個(gè)x軸坐標(biāo)點(diǎn) t2 = -np.pi # 取第二個(gè)坐標(biāo)點(diǎn) #根據(jù)畫(huà)線,第一個(gè)列表是x軸坐標(biāo)值,第二個(gè)列表是y軸坐標(biāo)值 plt.plot([t1,t1],[0,np.sin(t1)],color = 'b',linewidth = 1.5,linestyle = '--') #畫(huà)線 plt.plot([t2,t2],[0,np.cos(t2)],color ='r',linewidth=1.5,linestyle="--") #標(biāo)注兩個(gè)點(diǎn)的位置(繪制散點(diǎn)圖的方法) plt.scatter([t1,],[np.sin(t1),],50,color = 'b') #50為指定的大小 #為圖表添加注釋 plt.scatter([t2,],[np.cos(2),],50,color = 'r') plt.annotate( r'$\sin(\frac{2\pi}{3}=\frac{\sqrt{3}}{2}$)', xy = (t1,np.sin(t1)), #點(diǎn)的位置 xycoords = 'data', #注釋文字的偏移量 xytext = (+10,+30), #文字離點(diǎn)的橫縱距離 textcoords = 'offset points', fontsize =14,#注釋的大小 arrowprops = dict(arrowstyle = '->',connectionstyle = 'arc3,rad=.2')#箭頭指向的彎曲度 ) plt.annotate(r'$\cos(-\pi)=-1$', xy = (t2,np.cos(t2)), xycoords = 'data', #注釋文字的偏移量 xytext = (0 ,-40), # 文字離點(diǎn)的橫縱距離 textcoords = 'offset points', fontsize = 14,#注釋的大小 arrowprops = dict(arrowstyle = '->',connectionstyle='arc3,rad=.2') ) #點(diǎn)的位置 plt.show()
第七步:我想設(shè)置一下x軸和y軸的字體,一提到軸,就用ax.
我們直接上代碼去解釋
#遍歷獲取x軸和y軸的刻度,并設(shè)置字體 for label in ax.get_xticklabels() + ax.get_yticklabels() : label.set_fontsize(18) label.set_bbox(dict(facecolor = 'r',edgecolor='g',alpha=0.5))#alpha代表透明度 #繪制填充區(qū)域 plt.fill_between(x,np.abs(x)<0.5,sin,sin>0.5,color='g',alpha =0.8) plt.fill_between(x,cos,where = (-2.5<x)&(x<-0.5),color = 'purple') plt.grid() #繪制網(wǎng)格線 plt.savefig("D:\python學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化matplot學(xué)習(xí).png",dpi = 300)保存圖片 plt.show()
注意這里保存一定要先保存,后show。
最終效果
給大家完整代碼
import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False x = np.linspace(-np.pi,np.pi,256,endpoint=256) sin,cos = np.sin(x),np.cos(x) plt.plot(x,sin,color = 'blue',lw=2.5,label = '正弦sin',mec='red') plt.plot(x,cos,color = 'red',lw = 2.5,label = '余弦cos()') plt.xlim(x.min()*1.5,x.max()*1.5) plt.ylim(cos.min()*1.5,cos.max()*1.5) plt.xticks([-np.pi,-np.pi/2,0,np.pi/2,np.pi],[r'$-\pi$',r'$-\pi/2$',r'$0$',r'$\pi/2$',r'$\pi$']) plt.yticks([-1,0,1]) plt.title("繪圖正余弦函數(shù)曲線圖",fontsize = 16,color ='green') plt.text(+2.2,-1.4,"by:jgdabc",fontsize=16,color = 'purple') ax = plt.gca() ax.spines['right'].set_color('none') ax.spines['top'].set_color('none') ax.xaxis.set_ticks_position('bottom') ax.spines['bottom'].set_position(('data',0)) ax.yaxis.set_ticks_position('left') ax.spines['left'].set_position(('data',0)) plt.legend(loc ='upper left',fontsize=12) t1 = 2*np.pi/3 t2 = -np.pi plt.plot([t1,t1],[0,np.sin(t1)],color = 'b',linewidth = 1.5,linestyle = '--') plt.plot([t2,t2],[0,np.cos(t2)],color ='r',linewidth=1.5,linestyle="--") plt.scatter([t1,],[np.sin(t1),],50,color = 'b') plt.scatter([t2,],[np.cos(2),],50,color = 'r') plt.annotate( r'$\sin(\frac{2\pi}{3}=\frac{\sqrt{3}}{2}$)', xy = (t1,np.sin(t1)), xycoords = 'data', xytext = (+10,+30), textcoords = 'offset points', fontsize =14, arrowprops = dict(arrowstyle= '->',connectionstyle = 'arc3,rad=.2')#箭頭指向的彎曲度 ) plt.annotate(r'$\cos(-\pi)=-1$', xy = (t2,np.cos(t2)), xycoords = 'data', xytext = (0 ,-40), textcoords = 'offset points', fontsize = 14, arrowprops = dict(arrowstyle = '->',connectionstyle='arc3,rad=.2') ) for label in ax.get_xticklabels() + ax.get_yticklabels() : label.set_fontsize(18) label.set_bbox(dict(facecolor = 'r',edgecolor='g',alpha=0.5)) plt.fill_between(x,np.abs(x)<0.5,sin,sin>0.5,color='g',alpha =0.8) plt.fill_between(x,cos,where = (-2.5<x)&(x<-0.5),color = 'purple') plt.grid() plt.savefig("D:\python學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化matplot學(xué)習(xí).png",dpi = 300) plt.show()
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