Matplotlib 教程：从入门到精通

介绍

Matplotlib 是 Python 中最流行的数据可视化库之一。它可以创建各种类型的图表，包括线图、散点图、柱状图、饼图和等高线图等。本文将带你从入门到精通 Matplotlib。

安装

在开始使用 Matplotlib 之前，你需要先安装它。你可以使用 pip 工具来安装 Matplotlib。打开终端并输入以下命令：

pip install matplotlib

安装完成后，你需要在 Python 脚本中导入 Matplotlib 库：

import matplotlib.pyplot as plt

基础用法

下面让我们来看一下 Matplotlib 的基础用法：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]

plt.plot(x, y)
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制一条由点组成的线段，其中 x 轴的坐标为 [1, 2, 3, 4, 5]，y 轴的坐标为 [2, 4, 6, 8, 10]。plt.show() 函数用于显示图表。

图表类型

Matplotlib 支持多种图表类型。下面让我们来看一下如何创建一些常见的图表类型。

线图

线图是最简单的图表类型之一。下面让我们来看一下如何创建一条简单的线图：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]

plt.plot(x, y)
plt.xlabel('X 轴')
plt.ylabel('Y 轴')
plt.title('线图')
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制一条由点组成的线段，并且添加了 X 轴标签、Y 轴标签和标题。

散点图

散点图是展示两个变量之间关系的一种图表类型。下面让我们来看一下如何创建一个散点图：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]

plt.scatter(x, y)
plt.xlabel('X 轴')
plt.ylabel('Y 轴')
plt.title('散点图')
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制一些散点，并且添加了 X 轴标签、Y 轴标签和标题。

柱状图

柱状图是展示类别之间比较的一种图表类型。下面让我们来看一下如何创建一个简单的柱状图：

import matplotlib.pyplot as plt

x = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
y = [2, 4, 6, 8, 10]

plt.bar(x, y)
plt.xlabel('类别')
plt.ylabel('数值')
plt.title('柱状图')
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制一些柱状图，并且添加了 X 轴标签、Y 轴标签和标题。

饼图

饼图是展示占比关系的一种图表类型。下面让我们来看一下如何创建一个简单的饼图：

import matplotlib.pyplot as plt

labels = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
sizes = [15, 30, 45, 10, 5]

plt.pie(sizes, labels=labels)
plt.title('饼图')
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制一个饼图，并且添加了标题。

等高线图

等高线图是展示二维函数的一种图表类型。下面让我们来看一下如何创建一个简单的等高线图：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(-10, 10, 100)
y = np.linspace(-10, 10, 100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(np.sqrt(X**2 + Y**2))

plt.contourf(X, Y, Z)
plt.colorbar()
plt.title('等高线图')
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制一个等高线图，并且添加了标题和色标。

自定义图表样式

Matplotlib 允许你自定义图表样式。下面让我们来看一下如何自定义图表样式。

颜色和线型

你可以使用颜色和线型参数来自定义线条的颜色和线型。下面是一些常用的颜色和线型参数：

• 颜色：'b'（蓝色）、'g'（绿色）、'r'（红色）、'c'（青色）、'm'（洋红色）、'y'（黄色）、'k'（黑色）、'w'（白色）
• 线型：'-'、'--'、'-.'、':'

下面让我们来看一下如何自定义线条的颜色和线型：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]

plt.plot(x, y, 'r--')
plt.xlabel('X 轴')
plt.ylabel('Y 轴')
plt.title('自定义颜色和线型')
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制一条红色虚线，并且添加了 X 轴标签、Y 轴标签和标题。

图例

图例用于解释图表中的元素。下面让我们来看一下如何添加图例：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4, 5]
y1 = [2, 4, 6, 8, 10]
y2 = [1, 3, 5, 7, 9]

plt.plot(x, y1, label='线条 1')
plt.plot(x, y2, label='线条 2')
plt.xlabel('X 轴')
plt.ylabel('Y 轴')
plt.title('图例')
plt.legend()
plt.show()

上述代码将在屏幕上绘制两条线段，并且添加了 X 轴标签、Y 轴标签、标题和图例。

坐标轴范围

你可以使用 xlim() 和 ylim() 函数来设置 X 轴和 Y 轴的范围。下面让我们来看一下如何设置坐标轴范围：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2,