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不写出y=f(x)这样的表达式,由隐函数的等式直接绘制图像,以x²+y²+xy=1的图像为例,使用sympy间接调用matplotlib工具的代码和该二次曲线图像如下(注意python里的乘幂符号是**而不是^,还有,python的sympy工具箱的等式不是a==b,而是a-b或者Eq(a,b),这几点和matlab的区别很大)
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直接在命令提示行的里面运行代码的效果
from sympy import *;
x,y=symbols('x y');
plotting.plot_implicit(x**2+y**2+x*y-1);
matplotlib 是python最著名的绘图库,它提供了一整套和matlab相似的命令API,十分适合交互式地行制图。而且也可以方便地将它作为绘图控件,嵌入GUI应用程序中。
它的文档相当完备,并且Gallery页面中有上百幅缩略图,打开之后都有源程序。因此如果你需要绘制某种类型的图,只需要在这个页面中浏览/复制/粘贴一下,基本上都能搞定。
在Linux下比较著名的数据图工具还有gnuplot,这个是免费的,Python有一个包可以调用gnuplot,但是语法比较不习惯,而且画图质量不高。
而 Matplotlib则比较强:Matlab的语法、python语言、latex的画图质量(还可以使用内嵌的latex引擎绘制的数学公式)。
本文目录
1. Matplotlib.pyplot快速绘图
2. 面向对象画图
3. Matplotlib.pylab快速绘图
4. 在图表中显示中文
5. 对LaTeX数学公式的支持
6. 对数坐标轴
7. 学习资源
Matplotlib.pyplot快速绘图
快速绘图和面向对象方式绘图
matplotlib实际上是一套面向对象的绘图库,它所绘制的图表中的每个绘图元素,例如线条Line2D、文字Text、刻度等在内存中都有一个对象与之对应。
为了方便快速绘图matplotlib通过pyplot模块提供了一套和MATLAB类似的绘图API,将众多绘图对象所构成的复杂结构隐藏在这套API内部。我们只需要调用pyplot模块所提供的函数就可以实现快速绘图以及设置图表的各种细节。pyplot模块虽然用法简单,但不适合在较大的应用程序中使用。
为了将面向对象的绘图库包装成只使用函数的调用接口,pyplot模块的内部保存了当前图表以及当前子图等信息。当前的图表和子图可以使用plt.gcf()和plt.gca()获得,分别表示"Get Current Figure"和"Get Current Axes"。在pyplot模块中,许多函数都是对当前的Figure或Axes对象进行处理,比如说:
plt.plot()实际上会通过plt.gca()获得当前的Axes对象ax,然后再调用ax.plot()方法实现真正的绘图。
可以在Ipython中输入类似"plt.plot??"的命令查看pyplot模块的函数是如何对各种绘图对象进行包装的。
配置属性
matplotlib所绘制的图表的每个组成部分都和一个对象对应,我们可以通过调用这些对象的属性设置方法set_*()或者pyplot模块的属性设置函数setp()设置它们的属性值。
因为matplotlib实际上是一套面向对象的绘图库,因此也可以直接获取对象的属性
配置文件
绘制一幅图需要对许多对象的属性进行配置,例如颜色、字体、线型等等。我们在绘图时,并没有逐一对这些属性进行配置,许多都直接采用了matplotlib的缺省配置。
matplotlib将这些缺省配置保存在一个名为“matplotlibrc”的配置文件中,通过修改配置文件,我们可以修改图表的缺省样式。配置文件的读入可以使用rc_params(),它返回一个配置字典;在matplotlib模块载入时会调用rc_params(),并把得到的配置字典保存到rcParams变量中;matplotlib将使用rcParams字典中的配置进行绘图;用户可以直接修改此字典中的配置,所做的改变会反映到此后创建的绘图元素。
绘制多子图(快速绘图)
Matplotlib 里的常用类的包含关系为 Figure - Axes - (Line2D, Text, etc.)一个Figure对象可以包含多个子图(Axes),在matplotlib中用Axes对象表示一个绘图区域,可以理解为子图。
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:
subplot(numRows, numCols, plotNum)
subplot将整个绘图区域等分为numRows行* numCols列个子区域,然后按照从左到右,从上到下的顺序对每个子区域进行编号,左上的子区域的编号为1。如果numRows,numCols和plotNum这三个数都小于10的话,可以把它们缩写为一个整数,例如subplot(323)和subplot(3,2,3)是相同的。subplot在plotNum指定的区域中创建一个轴对象。如果新创建的轴和之前创建的轴重叠的话,之前的轴将被删除。
subplot()返回它所创建的Axes对象,我们可以将它用变量保存起来,然后用sca()交替让它们成为当前Axes对象,并调用plot()在其中绘图。
绘制多图表(快速绘图)
如果需要同时绘制多幅图表,可以给figure()传递一个整数参数指定Figure对象的序号,如果序号所指定的Figure对象已经存在,将不创建新的对象,而只是让它成为当前的Figure对象。
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) #❶ # 选择图表1
plt.plot(x, np.exp(i*x/3))
plt.sca(ax1) #❷ # 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。
matplotlib输出图象的中文显示问题
上面那个link里的修改matplotlibrc方式,我试了好几次都没成功。能work的一个比较简便粗暴的方式(但不知道有没有副作用)是,1.找到字体目录YOURPYTHONHOME\Lib\site-packages\matplotlib\mpl-data\fonts\ttf下的Vera.ttf。这里我们用中文楷体(可以从windows/system32/fonts拷贝过来,对于win8字体文件不是ttf的可以从网上下一个微软雅黑),直接张贴到前面的ttf目录下,然后更名为Vera.ttf。2. 中文字符串用unicode格式,例如:u''测试中文显示'',代码文件编码使用utf-8 加上" # coding = utf-8 "一行。
面向对象画图
matplotlib API包含有三层,Artist层处理所有的高层结构,例如处理图表、文字和曲线等的绘制和布局。通常我们只和Artist打交道,而不需要关心底层的绘制细节。
直接使用Artists创建图表的标准流程如下:
创建Figure对象
用Figure对象创建一个或者多个Axes或者Subplot对象
调用Axies等对象的方法创建各种简单类型的Artists
import matplotlib.pyplot as plt
X1 = range(0, 50) Y1 = [num**2 for num in X1] # y = x^2 X2 = [0, 1] Y2 = [0, 1] # y = x
Fig = plt.figure(figsize=(8,4)) # Create a `figure' instance Ax = Fig.add_subplot(111) # Create a `axes' instance in the figure Ax.plot(X1, Y1, X2, Y2) # Create a Line2D instance in the axes
Fig.show() Fig.savefig("test.pdf")
在python自带编辑器IDLE中,新建脚本如作图.py
导入需要的模块
import numpy as np
import scipy as sp
import pylab as pl
2
输入代码
x=np.linspace(0,4*np.pi,100)
pl.plot(x,pl.sin(x))
pl.show()
3
执行代码,按F5,可直接显示图片
4
几点说明:
1. 方法linspace(0,4*np.pi,100)表示从0开始,到4*pi结束,生成100个点
2. 方法plot为画图函数,相当于plot(x,y),x为横坐标,y为纵坐标
3.show()为展示出来
希望采纳!!
可以的。这也算多态的一种,比如: def duck(A):return A.duck() class pop():def duck():return "what does the duck say~" class regular():def duck():return "Quack!" duck(pop)'what does the duck s
一、使用numpy生成长度为100的等差序列作为自变量,命名为x,并使用三角函数SiNx和cosx**2生成两个因变量,命名为y和Z。
二、设置画布的大小、颜色、宽度、类型和标签。
三、通过plt.figure(figsize=(10,6))的画布。图((10,6))。
四、尝试plt.plot(x,y,color='red',linewidth=2,label='$\sinx$')和plt.plot(x,z,'b--',label='$\cosx^2$')。
五、分通过plt.xlabel('T')和plt.ylabel('V')设置X和Y轴的轴标签;并通过plt.title('V changes by T')为图形设置标题。
六、Y[:,0]=Y[:,0]*888表示修改第一个数据并将其展开888次;之后,使用上述设置时保持不变,发现另一行几乎是一条直线。
实战小程序:画出y=x^3的散点图
样例代码如下:
[python] view plain copy
#coding=utf-8
import pylab as y #引入pylab模块
x = y.np.linspace(-10, 10, 100) #设置x横坐标范围和点数
y.plot(x, x*x*x,'or') #生成图像
ax = y.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))
ax.set_yticks([-1000, -500, 500, 1000])
y.xlim(x.min() , x.max() ) #将横坐标设置为x的最大值和最小值
y.show() #显示图像
[python] view plain copy
import pylab as y
程序中引入的pylab属于matplotlib的一个模块,将其名字用y代替,其中包括了许多NumPy和pyplot模块中常用的函数,方便用户快速进行计算和绘图,十分适合在IPython交互式环境中使用。
[python] view plain copy
y.np.linspace(-10, 10, 100)
此为numpy中的一个函数,返回的是等间距的值,numpy.linspace(a,b,c):a指的是开始位置,b表示的是结束位置,c表示产生点的个数(默认为50)
举例:
[python] view plain copy
np.linspace(2.0, 3.0, num=5)
array([ 2. , 2.25, 2.5 , 2.75, 3. ])
[python] view plain copy
y.plot(x, x*x*x,'or') #生成图像
后面加上‘o'表示为散点图
'r'可设置颜色为红色,基本上和matlab的操作很像。
[python] view plain copy
y.xlim(x.min(), x.max())
这条语句使用了xlim函数,将横坐标设置为x的大小