如果你在大学里参加过数学建模竞赛或者是用过MATLAB的话,相比会对这一款软件中的画图功能印象深刻。MATLAB可以做出各种函数以及数值分布图像非常的好用和方便。如果你没用过呢也没关系,知道这么回事就好了。MATLAB虽然好用,但毕竟是收费软件,而且相比于MATLAB,很多人更喜欢Python的语法。
所以呢MATLAB就被惦记上了,后来有大神仿照MATLAB当中的画图工具,也在Python当中开发了一个类似的作图工具。这也就是我们今天这篇文章要讲的matplotlib,也是Python、数据分析以及机器学习领域当中使用最广泛的作图工具包,几乎没有之一。前段时间不是美国政府搞事情,导致MATLAB公司宣布对中国的几所高校禁止使用MATLAB嘛,有一些人就提出来说我们可以使用Python当中的一些开源工具代替,当然MATLAB当中还有很多其他厉害的功能,Python可能不一定能代替,但至少在作图这个领域是没问题的。
matplotlib广泛流行的一个非常主要的原因就是它方便、好用,我们来看几个经典的例子就知道了,短短几行代码就可以作出质量非常高的图。
我们使用的是matplotlib这个包下的pyplot这个库,从名字上我们也看得出来它是Python库。如果你安装了Anaconda这样完整的Python包管理工具的话,那么这个包默认应该已经装好了。如果没有,可以使用pip安装一下,命令也非常简单。
pip install matplotlib复制代码
装好了包之后,我们通常的使用惯例是将它重命名成plt,所以如果你阅读一些源码以及其他大神的代码,作图的时候经常会出现plt.xxx,就是这么来的。
import matplotlib.pyplot as plt复制代码
plot当中有几种常用的作图工具,第一种是作折线图或者是曲线图的,叫做plot。第二种是作柱状图的叫做hist,第三种是作散点图的,叫做scatter,第四种是作饼状图的。除此之外还可以作一些三维的图像,但是一般日常当中使用得比较少,大部分是用来炫技的。
plot其实是用来作曲线图的,采用的方法是描点呈现,它会将我们的数据点串联起来,成为一条光滑的曲线。当然,作折线、直线也都是可以的,最后成图的效果完全是由我们的数据决定的。
它的使用方法很简单,在最基本的用法当中,我们只需要传入两个list,分别代表x轴和y轴的值即可。比如我们要作出一个logistic的函数图像。我们可以这样:
x = np.linspace(-10, 10, 100)y = 1 / (1 + np.exp(-x))plt.plot(x, y)plt.show()复制代码
在上面的代码当中我们首先使用numpy当中的linspace函数生成了一个-10到10之间的numpy数组。这个数组当中有100个点,在-10到10之间均匀分布。我们对它计算对应的logistic函数的值,也就是。这个函数我想大家都应该很熟悉了,x是一个一百个点的list,对应的y也是一个一百个点的list。也就是说一个x对应一个y构成了一个点对,代表图中的一个坐标。
我们不需要做任何转化,只需要把这两个数组传入plt当中,它会自动替我们完成坐标的映射。最后呈现的效果如下。