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原文链接地址：http://liam0205.me/2014/09/11/matplotlib-tutorial-zh-cn/  

## 1.介绍

Matplotlib 可能是 Python 2D-绘图领域使用最广泛的套件。它能让使用者很轻松地将数据图形化，并且提供多样化的输出格式。这里将会探索 matplotlib 的常见用法。  

## 2.pylab

pylab 是 matplotlib 面向对象绘图库的一个接口。它的语法和 Matlab 十分相近。也就是说，它主要的绘图命令和 Matlab 对应的命令有相似的参数。  

## 3.初级绘制

这一节中，我们将从简到繁：先尝试用默认配置在同一张图上绘制正弦和余弦函数图像，然后逐步美化它。  

### 1.取得正弦函数和预先函数的值：

```
from matplotlib import pylab
import numpy as np

def getData():
    X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
    C,S = np.cos(X), np.sin(X)
    print X

getData()
```  

X 是一个 numpy 数组，包含了从 −π到 +π等间隔的 256 个值。C 和 S 则分别是这 256 个值对应的余弦和正弦函数值组成的 numpy 数组。  

### 2.使用默认配置

Matplotlib 的默认配置都允许用户自定义。你可以调整大多数的默认配置：图片大小和分辨率（dpi）、线宽、颜色、风格、坐标轴、坐标轴以及网格的属性、文字与字体属性等。不过，matplotlib 的默认配置在大多数情况下已经做得足够好，你可能只在很少的情况下才会想更改这些默认配置。  

### 3.默认配置的具体内容
下面的代码中，我们展现了 matplotlib 的默认配置并辅以注释说明，这部分配置包含了有关绘图样式的所有配置。代码中的配置与默认配置完全相同，你可以在交互模式中修改其中的值来观察效果。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 创建一个 8 * 6 点（point）的图，并设置分辨率为 80
plt.figure(figsize=(8,6), dpi=80)

# 创建一个新的 1 * 1 的子图，接下来的图样绘制在其中的第 1 块（也是唯一的一块）
plt.subplot(111)

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

# 绘制余弦曲线，使用蓝色的、连续的、宽度为 1 （像素）的线条
plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=1.0, linestyle="-")

# 绘制正弦曲线，使用绿色的、连续的、宽度为 1 （像素）的线条
plt.plot(X, S, color="green", linewidth=1.0, linestyle="-")

# 设置横轴的上下限
plt.xlim(-4.0,4.0)

# 设置横轴记号
plt.xticks(np.linspace(-4,4,9,endpoint=True))

# 设置纵轴的上下限
plt.ylim(-1.0,1.0)

# 设置纵轴记号
plt.yticks(np.linspace(-1,1,5,endpoint=True))

# 以分辨率 72 来保存图片
# savefig("../figures/exercice_2.png",dpi=72)

# 在屏幕上显示
plt.show()
```  

### 4.改变线条的颜色和粗细
首先，我们以蓝色和红色分别表示余弦和正弦函数，而后将线条变粗一点。接下来，我们在水平方向拉伸一下整个图。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
plt.subplot(111)

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-")

plt.xlim(-4.0,4.0)
plt.xticks(np.linspace(-4,4,9,endpoint=True))

plt.ylim(-1.0,1.0)
plt.yticks(np.linspace(-1,1,5,endpoint=True))

plt.show()
```  
![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/1.png)


### 5.设置图片边界
当前的图片边界设置得不好，所以有些地方看得不是很清楚。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
plt.subplot(111)

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-")

plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
plt.ylim(C.min()*1.1,C.max()*1.1)

plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/2.png)  

### 6.设置记号
我们讨论正弦和余弦函数的时候，通常希望知道函数在 $±π$和 $±π/2$的值。这样看来，当前的设置就不那么理想了。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
plt.subplot(111)

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-")

plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
plt.xticks([-np.pi, -np.pi/2, 0, np.pi/2, np.pi])

plt.ylim(C.min()*1.1,C.max()*1.1)
plt.yticks([-1, 0, +1])

plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/3.png)

### 7.设置记号的标签
记号现在没问题了，不过标签却不大符合期望。我们可以把 3.142当做是$π$，但毕竟不够精确。当我们设置记号的时候，我们可以同时设置记号的标签。注意这里使用了 LaTeX。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
plt.subplot(111)

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-")

plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
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.ylim(C.min()*1.1,C.max()*1.1)
plt.yticks([-1, 0, +1],
       [r'$-1$', r'$0$', r'$+1$'])

plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/4.png)  

### 8.移动脊柱
坐标轴线和上面的记号连在一起就形成了脊柱（Spines，一条线段上有一系列的凸起，是不是很像脊柱骨啊~），它记录了数据区域的范围。它们可以放在任意位置，不过至今为止，我们都把它放在图的四边。  

实际上每幅图有四条脊柱（上下左右），为了将脊柱放在图的中间，我们必须将其中的两条（上和右）设置为无色，然后调整剩下的两条到合适的位置——数据空间的 0 点。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
ax = plt.subplot(111)

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))

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-")


plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
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.ylim(C.min()*1.1,C.max()*1.1)
plt.yticks([-1, 0, +1],
           [r'$-1$', r'$0$', r'$+1$'])

plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/5.png)  

### 9.添加图例
我们在图的左上角添加一个图例。为此，我们只需要在 plot 函数里以「键 - 值」的形式增加一个参数。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
ax = plt.subplot(111)
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))

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-", label="cosine")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-", label="sine")

plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
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.ylim(C.min()*1.1,C.max()*1.1)
plt.yticks([-1, +1],
           [r'$-1$', r'$+1$'])

plt.legend(loc='upper left', frameon=False)
# plt.savefig("../figures/exercice_8.png",dpi=72)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/6.png)  

### 10.给一些特殊点做注释
我们希望在 2π/3的位置给两条函数曲线加上一个注释。首先，我们在对应的函数图像位置上画一个点；然后，向横轴引一条垂线，以虚线标记；最后，写上标签。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
ax = plt.subplot(111)
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))

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-", label="cosine")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-",  label="sine")

plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
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.ylim(C.min()*1.1,C.max()*1.1)
plt.yticks([-1, +1],
           [r'$-1$', r'$+1$'])

t = 2*np.pi/3
plt.plot([t,t],[0,np.cos(t)],
         color ='blue',  linewidth=1.5, linestyle="--")
plt.scatter([t,],[np.cos(t),], 50, color ='blue')
plt.annotate(r'$\sin(\frac{2\pi}{3})=\frac{\sqrt{3}}{2}$',
             xy=(t, np.sin(t)),  xycoords='data',
             xytext=(+10, +30), textcoords='offset points', fontsize=16,
             arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))

plt.plot([t,t],[0,np.sin(t)],
         color ='red',  linewidth=1.5, linestyle="--")
plt.scatter([t,],[np.sin(t),], 50, color ='red')
plt.annotate(r'$\cos(\frac{2\pi}{3})=-\frac{1}{2}$',
             xy=(t, np.cos(t)),  xycoords='data',
             xytext=(-90, -50), textcoords='offset points', fontsize=16,
             arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))

plt.legend(loc='upper left', frameon=False)
#plt.savefig("../figures/exercice_9.png",dpi=72)
plt.show()
```  
![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/7.png)

### 11.精益求精
坐标轴上的记号标签被曲线挡住了，作为强迫症患者（雾）这是不能忍的。我们可以把它们放大，然后添加一个白色的半透明底色。这样可以保证标签和曲线同时可见。  

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

plt.figure(figsize=(8,5), dpi=80)
ax = plt.subplot(111)
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))

X = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
C,S = np.cos(X), np.sin(X)

plt.plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="-", label="cosine")
plt.plot(X, S, color="red", linewidth=2.5, linestyle="-",  label="sine")


plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
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.ylim(C.min()*1.1,C.max()*1.1)
plt.yticks([-1, +1],
           [r'$-1$', r'$+1$'])

plt.legend(loc='upper left', frameon=False)

t = 2*np.pi/3
plt.plot([t,t],[0,np.cos(t)],
         color ='blue',  linewidth=1.5, linestyle="--")
plt.scatter([t,],[np.cos(t),], 50, color ='blue')
plt.annotate(r'$\sin(\frac{2\pi}{3})=\frac{\sqrt{3}}{2}$',
             xy=(t, np.sin(t)),  xycoords='data',
             xytext=(+10, +30), textcoords='offset points', fontsize=16,
             arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))

plt.plot([t,t],[0,np.sin(t)],
         color ='red',  linewidth=1.5, linestyle="--")
plt.scatter([t,],[np.sin(t),], 50, color ='red')
plt.annotate(r'$\cos(\frac{2\pi}{3})=-\frac{1}{2}$',
             xy=(t, np.cos(t)),  xycoords='data',
             xytext=(-90, -50), textcoords='offset points', fontsize=16,
             arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))

for label in ax.get_xticklabels() + ax.get_yticklabels():
    label.set_fontsize(16)
    label.set_bbox(dict(facecolor='white', edgecolor='None', alpha=0.65 ))

#plt.savefig("../figures/exercice_10.png",dpi=72)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/8.png)  

## 4.图像、子图、坐标轴和记号
到目前为止，我们都用隐式的方法来绘制图像和坐标轴。快速绘图中，这是很方便的。我们也可以显式地控制图像、子图、坐标轴。Matplotlib 中的「图像」指的是用户界面看到的整个窗口内容。在图像里面有所谓「子图」。子图的位置是由坐标网格确定的，而「坐标轴」却不受此限制，可以放在图像的任意位置。我们已经隐式地使用过图像和子图：当我们调用 plot 函数的时候，matplotlib 调用 gca() 函数以及 gcf() 函数来获取当前的坐标轴和图像；如果无法获取图像，则会调用 figure() 函数来创建一个——严格地说，是用 subplot(1,1,1) 创建一个只有一个子图的图像。  


### 1.图像
所谓「图像」就是 GUI 里以「Figure #」为标题的那些窗口。图像编号从 1 开始，与 MATLAB 的风格一致，而于 Python 从 0 开始编号的风格不同。以下参数是图像的属性：  
<table border="1"><colgroup><col width="17%"><col width="28%"><col width="54%"></colgroup><thead valign="bottom"><tr><th class="head">参数</th><th class="head">默认值</th><th class="head">描述</th></tr></thead><tbody valign="top"><tr><td>num</td><td>1</td><td>图像的数量</td></tr><tr><td>figsize</td><td>figure.figsize</td><td>图像的长和宽（英寸）</td></tr><tr><td>dpi</td><td>figure.dpi</td><td>分辨率（点/英寸）</td></tr><tr><td>facecolor</td><td>figure.facecolor</td><td>绘图区域的背景颜色</td></tr><tr><td>edgecolor</td><td>figure.edgecolor</td><td>绘图区域边缘的颜色</td></tr><tr><td>frameon</td><td>True</td><td>是否绘制图像边缘</td></tr></tbody></table>  


这些默认值可以在源文件中指明。不过除了图像数量这个参数，其余的参数都很少修改。  
你在图形界面中可以按下右上角的 X 来关闭窗口（OS X 系统是左上角）。Matplotlib 也提供了名为 close 的函数来关闭这个窗口。close 函数的具体行为取决于你提供的参数：  
1.不传递参数：关闭当前窗口；  
2.传递窗口编号或窗口实例（instance）作为参数：关闭指定的窗口；  
3.all：关闭所有窗口。  

和其他对象一样，你可以使用 setp 或者是 set_something 这样的方法来设置图像的属性。  

### 2.子图
你可以用子图来将图样（plot）放在均匀的坐标网格中。用 subplot 函数的时候，你需要指明网格的行列数量，以及你希望将图样放在哪一个网格区域中。此外，gridspec 的功能更强大，你也可以选择它来实现这个功能。  

```
from pylab import *

subplot(2,1,1)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(2,1,1)',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

subplot(2,1,2)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(2,1,2)',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

# plt.savefig('../figures/subplot-horizontal.png', dpi=64)
show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/9.png)  

```
from pylab import *

subplot(1,2,1)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(1,2,1)',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

subplot(1,2,2)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(1,2,2)',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

# plt.savefig('../figures/subplot-vertical.png', dpi=64)
show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/10.png)  

```
from pylab import *

subplot(2,2,1)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(2,2,1)',ha='center',va='center',size=20,alpha=.5)

subplot(2,2,2)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(2,2,2)',ha='center',va='center',size=20,alpha=.5)

subplot(2,2,3)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(2,2,3)',ha='center',va='center',size=20,alpha=.5)

subplot(2,2,4)
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'subplot(2,2,4)',ha='center',va='center',size=20,alpha=.5)

# savefig('../figures/subplot-grid.png', dpi=64)
show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/11.png)  

```
from pylab import *
import matplotlib.gridspec as gridspec

G = gridspec.GridSpec(3, 3)

axes_1 = subplot(G[0, :])
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'Axes 1',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

axes_2 = subplot(G[1,:-1])
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'Axes 2',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

axes_3 = subplot(G[1:, -1])
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'Axes 3',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

axes_4 = subplot(G[-1,0])
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'Axes 4',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

axes_5 = subplot(G[-1,-2])
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'Axes 5',ha='center',va='center',size=24,alpha=.5)

#plt.savefig('../figures/gridspec.png', dpi=64)
show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/12.png)  

### 3.坐标轴
坐标轴和子图功能类似，不过它可以放在图像的任意位置。因此，如果你希望在一副图中绘制一个小图，就可以用这个功能。  

```
from pylab import *

axes([0.1,0.1,.8,.8])
xticks([]), yticks([])
text(0.6,0.6, 'axes([0.1,0.1,.8,.8])',ha='center',va='center',size=20,alpha=.5)

axes([0.2,0.2,.3,.3])
xticks([]), yticks([])
text(0.5,0.5, 'axes([0.2,0.2,.3,.3])',ha='center',va='center',size=16,alpha=.5)

#plt.savefig("../figures/axes.png",dpi=64)
show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/13.png)  

```
from pylab import *

axes([0.1,0.1,.5,.5])
xticks([]), yticks([])
text(0.1,0.1, 'axes([0.1,0.1,.8,.8])',ha='left',va='center',size=16,alpha=.5)

axes([0.2,0.2,.5,.5])
xticks([]), yticks([])
text(0.1,0.1, 'axes([0.2,0.2,.5,.5])',ha='left',va='center',size=16,alpha=.5)

axes([0.3,0.3,.5,.5])
xticks([]), yticks([])
text(0.1,0.1, 'axes([0.3,0.3,.5,.5])',ha='left',va='center',size=16,alpha=.5)

axes([0.4,0.4,.5,.5])
xticks([]), yticks([])
text(0.1,0.1, 'axes([0.4,0.4,.5,.5])',ha='left',va='center',size=16,alpha=.5)

# plt.savefig("../figures/axes-2.png",dpi=64)
show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/14.png)  

### 4.记号
良好的记号是图像的重要组成部分。Matplotlib 里的记号系统里的各个细节都是可以由用户个性化配置的。你可以用 Tick Locators 来指定在那些位置放置记号，用 Tick Formatters 来调整记号的样式。主要和次要的记号可以以不同的方式呈现。默认情况下，每一个次要的记号都是隐藏的，也就是说，默认情况下的次要记号列表是空的——NullLocator。  

下面有为不同需求设计的一些 Locators。  
<table border="1"><tr><th class="head">类型</th> <th class="head">说明</th></tr><tr><td><tt>NullLocator</tt></td><td><p>No ticks.</p><img src="http://www.loria.fr/~rougier/teaching/matplotlib/figures/ticks-NullLocator.png"></td></tr><tr><td><tt>IndexLocator</tt></td><td><p>Place a tick on every multiple of some base number of points plotted.</p><img src="http://www.loria.fr/~rougier/teaching/matplotlib/figures/ticks-IndexLocator.png"></td></tr><tr><td><tt>FixedLocator</tt></td><td><p>Tick locations are fixed.</p><img src="http://www.loria.fr/~rougier/teaching/matplotlib/figures/ticks-FixedLocator.png"></td></tr><tr><td><tt>LinearLocator</tt></td><td><p>Determine the tick locations.</p><img src="http://www.loria.fr/~rougier/teaching/matplotlib/figures/ticks-LinearLocator.png"></td></tr><tr><td><tt>MultipleLocator</tt></td><td><p>Set a tick on every integer that is multiple of some base.</p><img src="http://www.loria.fr/~rougier/teaching/matplotlib/figures/ticks-MultipleLocator.png"></td></tr><tr><td><tt>AutoLocator</tt></td><td><p>Select no more than n intervals at nice locations.</p><img src="http://www.loria.fr/~rougier/teaching/matplotlib/figures/ticks-AutoLocator.png"></td></tr><tr><td><tt>LogLocator</tt></td><td><p>Determine the tick locations for log axes.</p><img src="http://www.loria.fr/~rougier/teaching/matplotlib/figures/ticks-LogLocator.png"></td></tr></table>  

这些 Locators 都是 matplotlib.ticker.Locator 的子类，你可以据此定义自己的 Locator。以日期为 ticks 特别复杂，因此 Matplotlib 提供了 matplotlib.dates 来实现这一功能。  

## 5.其他类型的图
接下来的内容是练习。请运用你学到的知识，从提供的代码开始，实现配图所示的效果。具体的答案可以点击配图下载。  

### 1.普通图
```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

n = 256
X = np.linspace(-np.pi,np.pi,n,endpoint=True)
Y = np.sin(2*X)

plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])

plt.plot (X, Y+1, color='blue', alpha=1.00)
plt.fill_between(X, 1, Y+1, color='blue', alpha=.25)

plt.plot (X, Y-1, color='blue', alpha=1.00)
plt.fill_between(X, -1, Y-1, (Y-1) > -1, color='blue', alpha=.25)
plt.fill_between(X, -1, Y-1, (Y-1) < -1, color='red',  alpha=.25)

plt.xlim(-np.pi,np.pi), plt.xticks([])
plt.ylim(-2.5,2.5), plt.yticks([])
# savefig('../figures/plot_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/15.png)  

### 2.散点图

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

n = 1024
X = np.random.normal(0,1,n)
Y = np.random.normal(0,1,n)
T = np.arctan2(Y,X)

plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])
plt.scatter(X,Y, s=75, c=T, alpha=.5)

plt.xlim(-1.5,1.5), plt.xticks([])
plt.ylim(-1.5,1.5), plt.yticks([])
# savefig('../figures/scatter_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/16.png)  

### 3.条形图

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

n = 12
X = np.arange(n)
Y1 = (1-X/float(n)) * np.random.uniform(0.5,1.0,n)
Y2 = (1-X/float(n)) * np.random.uniform(0.5,1.0,n)

plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])
plt.bar(X, +Y1, facecolor='#9999ff', edgecolor='white')
plt.bar(X, -Y2, facecolor='#ff9999', edgecolor='white')

for x,y in zip(X,Y1):
    plt.text(x+0.4, y+0.05, '%.2f' % y, ha='center', va= 'bottom')

for x,y in zip(X,Y2):
    plt.text(x+0.4, -y-0.05, '%.2f' % y, ha='center', va= 'top')

plt.xlim(-.5,n), plt.xticks([])
plt.ylim(-1.25,+1.25), plt.yticks([])

# savefig('../figures/bar_ex.png', dpi=48)
plt.show()
```  

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### 4.等高线图

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def f(x,y):
    return (1-x/2+x**5+y**3)*np.exp(-x**2-y**2)

n = 256
x = np.linspace(-3,3,n)
y = np.linspace(-3,3,n)
X,Y = np.meshgrid(x,y)

plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])

plt.contourf(X, Y, f(X,Y), 8, alpha=.75, cmap=plt.cm.hot)
C = plt.contour(X, Y, f(X,Y), 8, colors='black', linewidth=.5)
plt.clabel(C, inline=1, fontsize=10)

plt.xticks([]), plt.yticks([])
# savefig('../figures/contour_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

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### 5.灰度图（Imshow）

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def f(x,y):
    return (1-x/2+x**5+y**3)*np.exp(-x**2-y**2)

n = 10
x = np.linspace(-3,3,3.5*n)
y = np.linspace(-3,3,3.0*n)
X,Y = np.meshgrid(x,y)
Z = f(X,Y)

plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])
plt.imshow(Z,interpolation='nearest', cmap='bone', origin='lower')
plt.colorbar(shrink=.92)

plt.xticks([]), plt.yticks([])
# savefig('../figures/imshow_ex.png', dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/19.png)  

### 6.饼状图

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

n = 20
Z = np.ones(n)
Z[-1] *= 2

plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])

plt.pie(Z, explode=Z*.05, colors = ['%f' % (i/float(n)) for i in range(n)])
plt.gca().set_aspect('equal')
plt.xticks([]), plt.yticks([])

# savefig('../figures/pie_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/20.png)

### 7.量场图（Quiver Plots）

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

n = 8
X,Y = np.mgrid[0:n,0:n]
T = np.arctan2(Y-n/2.0, X-n/2.0)
R = 10+np.sqrt((Y-n/2.0)**2+(X-n/2.0)**2)
U,V = R*np.cos(T), R*np.sin(T)

plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])
plt.quiver(X,Y,U,V,R, alpha=.5)
plt.quiver(X,Y,U,V, edgecolor='k', facecolor='None', linewidth=.5)

plt.xlim(-1,n), plt.xticks([])
plt.ylim(-1,n), plt.yticks([])

# savefig('../figures/quiver_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/21.png)  

### 8.网格

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

ax = plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95])

ax.set_xlim(0,4)
ax.set_ylim(0,3)
ax.xaxis.set_major_locator(plt.MultipleLocator(1.0))
ax.xaxis.set_minor_locator(plt.MultipleLocator(0.1))
ax.yaxis.set_major_locator(plt.MultipleLocator(1.0))
ax.yaxis.set_minor_locator(plt.MultipleLocator(0.1))
ax.grid(which='major', axis='x', linewidth=0.75, linestyle='-', color='0.75')
ax.grid(which='minor', axis='x', linewidth=0.25, linestyle='-', color='0.75')
ax.grid(which='major', axis='y', linewidth=0.75, linestyle='-', color='0.75')
ax.grid(which='minor', axis='y', linewidth=0.25, linestyle='-', color='0.75')
ax.set_xticklabels([])
ax.set_yticklabels([])

# savefig('../figures/grid_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/22.png)  

### 9.多重网格

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.figure()
fig.subplots_adjust(bottom=0.025, left=0.025, top = 0.975, right=0.975)

plt.subplot(2,1,1)
plt.xticks([]), plt.yticks([])

plt.subplot(2,3,4)
plt.xticks([]), plt.yticks([])

plt.subplot(2,3,5)
plt.xticks([]), plt.yticks([])

plt.subplot(2,3,6)
plt.xticks([]), plt.yticks([])

# plt.savefig('../figures/multiplot_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/23.png)  

### 10.极轴图

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

ax = plt.axes([0.025,0.025,0.95,0.95], polar=True)

N = 20
theta = np.arange(0.0, 2*np.pi, 2*np.pi/N)
radii = 10*np.random.rand(N)
width = np.pi/4*np.random.rand(N)
bars = plt.bar(theta, radii, width=width, bottom=0.0)

for r,bar in zip(radii, bars):
    bar.set_facecolor( plt.cm.jet(r/10.))
    bar.set_alpha(0.5)

ax.set_xticklabels([])
ax.set_yticklabels([])
# savefig('../figures/polar_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  

![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/24.png)  

### 11.3D 图

```
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
X = np.arange(-4, 4, 0.25)
Y = np.arange(-4, 4, 0.25)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)
R = np.sqrt(X**2 + Y**2)
Z = np.sin(R)

ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap=plt.cm.hot)
ax.contourf(X, Y, Z, zdir='z', offset=-2, cmap=plt.cm.hot)
ax.set_zlim(-2,2)

# savefig('../figures/plot3d_ex.png',dpi=48)
plt.show()
```  
![这里写图片描述](https://github.com/bitcarmanlee/easy-algorithm-interview-photo/blob/master/languages/python/matplot/25.png)  


## 参考文献：  
1.https://www.jianshu.com/p/dade014011ca  Python数字图像处理:图像的绘制  
2.https://www.jianshu.com/p/f380169aee6c?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation  Matplotlib - 用Python绘制2D和3D图像