Matplotlib
介绍
matplotlib mplstyle 写法
python
from matplotlib.axes import Axes
ax: Axes
fig = plt.figure()
ax = fig.subplots()
# 查看下两者区别
ax = plt.subplot()
fig, ax = plt.subplots()
ax = fig.add_subplot() # 返回 Axes object
# 填充
ax.fill_between()- 官方 cheatsheet
- matplotlib tutorial：GitHub - rougier/matplotlib-tutorial: Matplotlib tutorial for beginner
- 精美科研绘图示例：Veusz 2D Examples
matplotlib 图中的所有元素
python
# 新字体使用时，rebuild font cache list，防止没有检测到
import matplotlib.font_manager
matplotlib.font_manager._rebuild()python
# 使用 TEX 引擎
plt.rcParams["text.usetex"] = Truepython
plt.rcParams["mathtext.fontset"]数学字体（默认为 dejavusans）：Writing mathematical expressions — Matplotlib 3.8.4 documentation
python
plt.style.available
plt.style.use()使用
基本
- 函数式绘图（隐式）：调用
matplotlib.pyplot中的函数来创建图形，如plot()等；绘制子图较麻烦
python
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
y = np.sin(x)
plt.plot(x, y, label="$y=\sin(x)$")
plt.xlabel("x")
plt.ylabel("y")
plt.legend()
plt.show()
# plt.savefig("sin.png")- 对象式绘图（显式）：通过显式创建 Figure 和 Axes 对象来创建绘图区域，然后在其上调用相应的方法绘制各种图形元素；绘制子图方便
python
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
y = np.sin(x)
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y, label="$y=\sin(x)$")
ax.set_xlabel("x")
ax.set_ylabel("y")
ax.legend()
plt.show()
# fig.savefig("sin.png")- 常用绘图形式
python
# 点线图
ax.plot(x, y, ...)
# 散点图
ax.scatter(x, y, s, c, cmap, ...)
s # marker size；float 或 array-like
c # marker colors；array-like 或 color list；该参数可结合 colorbar 使用
cmap # colormap
# 直方图
ax.hist(x, bins, histtype, edgecolor, ...)
bins # 将 x 范围等分成 bins 份
edgecolor # 边缘颜色
# 水平线
ax.axhline()
# 二维直方图
ax.hist2d()子图绘制
- 方式 1
python
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(nrows=1, ncols=2, figsize=(8, 6))- 方式 2
python
fig, axs = plt.subplots(nrows=1, ncols=2)
# 调整子图之间的间距
fig.subplots_adjust(hspace=0.0, wspace=0.0)
# axs = axs.flatten()
# axs 数组扁平化，利于 for 循环
for i, ax in enumerate(axs.flat):
...
# 第二列的 y 轴坐标刻度不显示
if i % 2 == 1:
ax.yaxis.set_tick_params(labelleft=False)
# 设置整个子图的 x y 轴标签；y x 参数调整标签与坐标轴的距离
fig.supxlabel("x", y=0.05)
fig.supylabel("y", x=0.01)
# 添加整个子图的图例 在图外面
handles, labels = ax.get_legend_handles_labels()
fig.legend(handles, labels, bbox_to_anchor=(1.1, 0.1))双 Y 轴
python
ax1.plot(...)
ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(...)
# 解决双 Y 轴图列重叠问题
lines, labels = ax1.get_legend_handles_labels()
lines2, labels2 = ax2.get_legend_handles_labels()
ax2.legend(lines + lines2, labels + labels2)- 误差棒图
python
import matplotlib.pyplot as plt
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 3, 2, 4, 2]
yerr = [[0.5, 1, 0.5, 1, 0.5], [1, 2, 1, 2, 1]] # 下、上误差；需为正值
yerr = [0.5, 1, 0.5, 1, 0.5] # 上下误差一样
fig, ax = plt.subplots()
ax.errorbar(x, y, yerr=yerr, fmt="o", linewidth=1, capsize=6)
ax.set(xlabel="X", ylabel="Y", title="Error Bar Example")
plt.show()colorbar 绘制
- colormap：从蓝到红渐变：
coolwarm、jet、bwr
python
# 将 colorbar 放在图片右侧
scatter_ax = ax.scatter(x, y, c=colors, cmap="bwr")
cbar = fig.colorbar(
scatter_ax,
ax=ax, # 第二个参数名为 ax
)
cbar.set_label("colorbar label")
# 将 colorbar 水平放置并嵌在图中右下角
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 8))
scatter_ax = ax.scatter(x, y, c=colors, cmap="bwr")
# colorbar 位置；[x, y, width, height] 比例
cbar_ax = ax.inset_axes([0.3, 0.05, 0.5, 0.05])
# colorbar 水平放置
fig.colorbar(
scatter_ax,
cax=cbar_ax, # 第二个参数名为 cax
orientation="horizontal",
)3d 绘图
python
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
np.random.seed(42)
num_points = 100
x = np.random.rand(num_points)
y = np.random.rand(num_points)
z = np.random.rand(num_points)
fig, ax = plt.subplots(subplot_kw={"projection": "3d"}, figsize=(10, 8))
ax.scatter(x, y, z, c="b", marker="o", label="3d plot")
ax.set(xlabel="X", ylabel="Y", zlabel="Z")
ax.legend()
plt.show()- 较美观的点线图：sci作图 - 计算材料学
python
ax.plot(
x,
y,
"^",
ls="solid",
lw=1,
markeredgecolor="black",
markersize=8,
label="...",
)设置
ax.set()：设置轴属性，可接受多种参数；matplotlib.axes.Axes.set
python
xlim/ylim # x、y 轴范围
xlabel/ylabel # x、y 轴标签
title # 图标题
xticks/yticks # x、y 轴刻度
xticklabels/yticklabels # x、y 轴刻度标签
xscale/yscale # x、y 轴比例
facecolor # 轴背景颜色
ax.set_xlabel("x")
ax.set_ylabel("y")
# or
ax.set(xlabel="x", ylabel="y")图例
ax.legend()
python
# label 不在图例上显示
ax.plot(x, y, label="_nolegend_")
# 图例
ax.legend(ncols, loc, bbox_to_anchor, ...)
ncols # 图例排布列数
loc # 图例位置
frameonalpha # 图例边框背景透明度
bbox_to_anchor # 2-tuple floats，(x, y)；x≥1.0 时，图例在外面有将两个图例 label 放在一行的示例：Legend Demo — Matplotlib 3.8.4 documentation
字体
Times New Roman 字体问题：Linux 默认没有该字体，可将该字体拷贝到
~/.fonts或~/.local/share/fonts临时使用中文字体：Matplotlib学习笔记.md
python
import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.font_manager import FontProperties
zh_font = FontProperties(fname="./SimHei.ttf")
plt.xlabel("x 轴", fontproperties = zh_font)
plt.ylabel("y 轴", fontproperties = zh_font)
plt.legend(props={"family": "SimHei"})matplotlib joint 绘制（上、右两侧分别是 x, y 的直方图）
热图 heatmap / 关联图绘制：
plt.matshow()，seaborn.heatmap()饼状关联图绘制（Origin 可以绘制）：biokit/notebooks/viz/corrplot.ipynb at master · biokit/biokit · GitHub
手绘风格（无必要）：需安装 xkcd-script font（但还是会提示找不到相关字体）；XKCD
- 其他
python
# x 轴 label 变成字符串
ax.set_xticks()
# 设置 x 轴的次刻度 minor tick
ax.set_xticks(range(0, 10, 1), minor=True)
# f-string 对于在图中添加需要 LaTeX 格式的 text 效果不是很好，改用 str.replace()
ax.text(3.0, 1.5, r"RMSE=cha$\,·\,10^{-5}$ Pa$\,·\,$s".replace("cha", str(score_rmse)))
# 将 Y 轴的刻度及 label 放到右边
ax.yaxis.tick_right()
ax.yaxis.set_label_position("right")
# 设置 x/y 轴主、次刻度间隔
from matplotlib.ticker import MultipleLocator
ax.xaxis.set_major_locator(MultipleLocator(0.2))
ax.xaxis.set_minor_locator(MultipleLocator(0.1))
# 让 figure 呈正方形
ax.set_aspect("equal", adjustable="box")
# 正常显示负号
plt.rcParams["axes.unicode_minus"] = False
ax.texts # 获取文本
ax.texts[0].set_fontsize()配置文件路径
- matplotlibrc：matplotlib 库的配置文件（
matplotlib/mpl-data/matplotlibrc） - 字体路径：
matplotlib/mpl-data/mpl-data/fonts/ttf - 缓存路径：
~/.cache/matplotlib
python
import matplotlib
# matplotlib/mpl-data/matplotlibrc
matplotlib.matplotlib_fname()
# matplotlib/mpl-data/
# 字体所在路径：mpl-data/fonts/ttf
matplotlib.get_data_path()
# matplotlib 缓存路径 ~/.cache/matplotlib
matplotlib.get_cachedir()配色
scripts/scripts/python/color.py at master · yh-phys/scripts · GitHub
python
"#4F4FFE"
"#CE3D32"python
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams["axes.prop_cycle"].by_key()["color"]
# 默认颜色循环
prop_cycle_list = [
"#1f77b4",
"#ff7f0e",
"#2ca02c",
"#d62728",
"#9467bd",
"#8c564b",
"#e377c2",
"#7f7f7f",
"#bcbd22",
"#17becf",
]
rcParams
matplotlib rcParams
python
# 方式 1
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams.keys()
# 方式 2
import matplotlib
matplotlib.rc_params()python
# rcParams 所有参数
KeysView(RcParams({'_internal.classic_mode': False,
'agg.path.chunksize': 0,
'animation.bitrate': -1,
'animation.codec': 'h264',
'animation.convert_args': ['-layers', 'OptimizePlus'],
'animation.convert_path': 'convert',
'animation.embed_limit': 20.0,
'animation.ffmpeg_args': [],
'animation.ffmpeg_path': 'ffmpeg',
'animation.frame_format': 'png',
'animation.html': 'none',
'animation.writer': 'ffmpeg',
'axes.autolimit_mode': 'data',
'axes.axisbelow': 'line',
'axes.edgecolor': 'black',
'axes.facecolor': 'white',
'axes.formatter.limits': [-5, 6],
'axes.formatter.min_exponent': 0,
'axes.formatter.offset_threshold': 4,
'axes.formatter.use_locale': False,
'axes.formatter.use_mathtext': False,
'axes.formatter.useoffset': True,
'axes.grid': False,
'axes.grid.axis': 'both',
'axes.grid.which': 'major',
'axes.labelcolor': 'black',
'axes.labelpad': 4.0,
'axes.labelsize': 'medium',
'axes.labelweight': 'normal',
'axes.linewidth': 0.8,
'axes.prop_cycle': cycler('color', ['#1f77b4', '#ff7f0e', '#2ca02c', '#d62728', '#9467bd', '#8c564b', '#e377c2', '#7f7f7f', '#bcbd22', '#17becf']),
'axes.spines.bottom': True,
'axes.spines.left': True,
'axes.spines.right': True,
'axes.spines.top': True,
'axes.titlecolor': 'auto',
'axes.titlelocation': 'center',
'axes.titlepad': 6.0,
'axes.titlesize': 'large',
'axes.titleweight': 'normal',
'axes.titley': None,
'axes.unicode_minus': True,
'axes.xmargin': 0.05,
'axes.ymargin': 0.05,
'axes.zmargin': 0.05,
'axes3d.grid': True,
'axes3d.xaxis.panecolor': (0.95, 0.95, 0.95, 0.5),
'axes3d.yaxis.panecolor': (0.9, 0.9, 0.9, 0.5),
'axes3d.zaxis.panecolor': (0.925, 0.925, 0.925, 0.5),
'backend': 'agg',
'backend_fallback': True,
'boxplot.bootstrap': None,
'boxplot.boxprops.color': 'black',
'boxplot.boxprops.linestyle': '-',
'boxplot.boxprops.linewidth': 1.0,
'boxplot.capprops.color': 'black',
'boxplot.capprops.linestyle': '-',
'boxplot.capprops.linewidth': 1.0,
'boxplot.flierprops.color': 'black',
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'boxplot.flierprops.marker': 'o',
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'boxplot.flierprops.markerfacecolor': 'none',
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'boxplot.meanline': False,
'boxplot.meanprops.color': 'C2',
'boxplot.meanprops.linestyle': '--',
'boxplot.meanprops.linewidth': 1.0,
'boxplot.meanprops.marker': '^',
'boxplot.meanprops.markeredgecolor': 'C2',
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'boxplot.meanprops.markersize': 6.0,
'boxplot.medianprops.color': 'C1',
'boxplot.medianprops.linestyle': '-',
'boxplot.medianprops.linewidth': 1.0,
'boxplot.notch': False,
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'boxplot.showbox': True,
'boxplot.showcaps': True,
'boxplot.showfliers': True,
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'boxplot.vertical': True,
'boxplot.whiskerprops.color': 'black',
'boxplot.whiskerprops.linestyle': '-',
'boxplot.whiskerprops.linewidth': 1.0,
'boxplot.whiskers': 1.5,
'contour.algorithm': 'mpl2014',
'contour.corner_mask': True,
'contour.linewidth': None,
'contour.negative_linestyle': 'dashed',
'date.autoformatter.day': '%Y-%m-%d',
'date.autoformatter.hour': '%m-%d %H',
'date.autoformatter.microsecond': '%M:%S.%f',
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'figure.titlesize': 'large',
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'Textile',
'Zapf Chancery',
'Sand',
'Script MT',
'Felipa',
'Comic Neue',
'Comic Sans MS',
'cursive'],
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'font.fantasy': ['Chicago',
'Charcoal',
'Impact',
'Western',
'Humor Sans',
'xkcd',
'fantasy'],
'font.monospace': ['DejaVu Sans Mono',
'Bitstream Vera Sans Mono',
'Computer Modern Typewriter',
'Andale Mono',
'Nimbus Mono L',
'Courier New',
'Courier',
'Fixed',
'Terminal',
'monospace'],
'font.sans-serif': ['DejaVu Sans',
'Bitstream Vera Sans',
'Computer Modern Sans Serif',
'Lucida Grande',
'Verdana',
'Geneva',
'Lucid',
'Arial',
'Helvetica',
'Avant Garde',
'sans-serif'],
'font.serif': ['DejaVu Serif',
'Bitstream Vera Serif',
'Computer Modern Roman',
'New Century Schoolbook',
'Century Schoolbook L',
'Utopia',
'ITC Bookman',
'Bookman',
'Nimbus Roman No9 L',
'Times New Roman',
'Times',
'Palatino',
'Charter',
'serif'],
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'ytick.major.size': 3.5,
'ytick.major.width': 0.8,
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'ytick.minor.pad': 3.4,
'ytick.minor.right': True,
'ytick.minor.size': 2.0,
'ytick.minor.visible': False,
'ytick.minor.width': 0.6,
'ytick.right': False}))其他
双 Y 轴 + brokenaxes 绘制（matplotlib 及 brokenaxes 实现效果一般，建议还是用 Origin）：python - Matplotlib with brokenaxes package second Y-Axis - Stack Overflow