如何使用matplotlib

小編給大家分享一下如何使用matplotlib,希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲,下面讓我們一起去探討吧!

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matplotlib簡介

如果你在大學(xué)里參加過數(shù)學(xué)建模競賽或者是用過MATLAB的話,相比會對這一款軟件中的畫圖功能印象深刻。MATLAB可以做出各種函數(shù)以及數(shù)值分布圖像非常的好用和方便。如果你沒用過呢也沒關(guān)系,知道這么回事就好了。MATLAB雖然好用,但畢竟是收費(fèi)軟件,而且相比于MATLAB,很多人更喜歡Python的語法。

所以呢MATLAB就被惦記上了,后來有大神仿照MATLAB當(dāng)中的畫圖工具,也在Python當(dāng)中開發(fā)了一個(gè)類似的作圖工具。這也就是我們今天這篇文章要講的matplotlib,也是Python、數(shù)據(jù)分析以及機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域當(dāng)中使用最廣泛的作圖工具包,幾乎沒有之一。前段時(shí)間不是美國政府搞事情,導(dǎo)致MATLAB公司宣布對中國的幾所高校禁止使用MATLAB嘛,有一些人就提出來說我們可以使用Python當(dāng)中的一些開源工具代替,當(dāng)然MATLAB當(dāng)中還有很多其他厲害的功能,Python可能不一定能代替,但至少在作圖這個(gè)領(lǐng)域是沒問題的。

matplotlib 基本用法

matplotlib廣泛流行的一個(gè)非常主要的原因就是它方便、好用,我們來看幾個(gè)經(jīng)典的例子就知道了,短短幾行代碼就可以作出質(zhì)量非常高的圖。

我們使用的是matplotlib這個(gè)包下的pyplot這個(gè)庫,從名字上我們也看得出來它是Python庫。如果你安裝了Anaconda這樣完整的Python包管理工具的話,那么這個(gè)包默認(rèn)應(yīng)該已經(jīng)裝好了。如果沒有,可以使用pip安裝一下,命令也非常簡單。

pip install matplotlib復(fù)制代碼

裝好了包之后,我們通常的使用慣例是將它重命名成plt,所以如果你閱讀一些源碼以及其他大神的代碼,作圖的時(shí)候經(jīng)常會出現(xiàn)plt.xxx,就是這么來的。

import matplotlib.pyplot as plt復(fù)制代碼

plot當(dāng)中有幾種常用的作圖工具,第一種是作折線圖或者是曲線圖的,叫做plot。第二種是作柱狀圖的叫做hist,第三種是作散點(diǎn)圖的,叫做scatter,第四種是作餅狀圖的。除此之外還可以作一些三維的圖像,但是一般日常當(dāng)中使用得比較少,大部分是用來炫技的。

曲線圖

plot其實(shí)是用來作曲線圖的,采用的方法是描點(diǎn)呈現(xiàn),它會將我們的數(shù)據(jù)點(diǎn)串聯(lián)起來,成為一條光滑的曲線。當(dāng)然,作折線、直線也都是可以的,最后成圖的效果完全是由我們的數(shù)據(jù)決定的。

它的使用方法很簡單,在最基本的用法當(dāng)中,我們只需要傳入兩個(gè)list,分別代表x軸和y軸的值即可。比如我們要作出一個(gè)logistic的函數(shù)圖像。我們可以這樣:

x = np.linspace(-10, 10, 100)y = 1 / (1 + np.exp(-x))plt.plot(x, y)plt.show()復(fù)制代碼

在上面的代碼當(dāng)中我們首先使用numpy當(dāng)中的linspace函數(shù)生成了一個(gè)-10到10之間的numpy數(shù)組。這個(gè)數(shù)組當(dāng)中有100個(gè)點(diǎn),在-10到10之間均勻分布。我們對它計(jì)算對應(yīng)的logistic函數(shù)的值,也就是。這個(gè)函數(shù)我想大家都應(yīng)該很熟悉了,x是一個(gè)一百個(gè)點(diǎn)的list,對應(yīng)的y也是一個(gè)一百個(gè)點(diǎn)的list。也就是說一個(gè)x對應(yīng)一個(gè)y構(gòu)成了一個(gè)點(diǎn)對,代表圖中的一個(gè)坐標(biāo)。

我們不需要做任何轉(zhuǎn)化,只需要把這兩個(gè)數(shù)組傳入plt當(dāng)中,它會自動替我們完成坐標(biāo)的映射。最后呈現(xiàn)的效果如下。

我們可以看到作圖的效果還是不錯(cuò)的,除了把圖像完成的繪制出來之外,還替我們在坐標(biāo)軸上畫上了點(diǎn)位,方便我們查看數(shù)據(jù)。

直方圖

hist可以用來繪制直方圖,這也是我們非常常見的圖像。在財(cái)經(jīng)領(lǐng)域我們經(jīng)常用直方圖反應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)的走勢,在數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)當(dāng)中我們也經(jīng)常用直方圖來反應(yīng)某一個(gè)特征或者是值的分布。

在直方圖當(dāng)中我們只需要傳入一個(gè)數(shù)組,就是我們要求分布的數(shù)組,另外我們需要再輸入一個(gè)參數(shù)bins,表示我們希望將數(shù)據(jù)分桶的數(shù)量。然后它會繪制出每個(gè)桶中數(shù)據(jù)數(shù)量的直方圖,這樣我們就可以很直觀地看出分布來了。

x = np.random.normal(size=200)plt.hist(x,bins=30)plt.show()復(fù)制代碼

這里我們調(diào)用numpy當(dāng)中以正態(tài)分布概率隨機(jī)的函數(shù),得到的結(jié)果應(yīng)該是正態(tài)分布的。

我們查看圖像,這個(gè)結(jié)果和我們的預(yù)期基本吻合。

點(diǎn)狀圖

第三種圖像叫做散點(diǎn)圖,它反應(yīng)的是每個(gè)點(diǎn)的分布情況。比如我們之前在介紹KNN和Kmeans模型的時(shí)候曾經(jīng)都作過散點(diǎn)圖,一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)樣本,通過散點(diǎn)圖我們觀察的也是樣本和數(shù)據(jù)分布的情況。但是和直方圖相比它更加得直觀,我們能直接看到分布,而不是一個(gè)分布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

但是它也有缺點(diǎn),缺點(diǎn)就是我們只能觀察二維平面當(dāng)中的點(diǎn)的分布,畢竟超過3維的維度就沒辦法繪制了。而且3維的數(shù)據(jù)分布也不是很好觀察。

同樣散點(diǎn)圖的繪制也很簡單,我們只需要調(diào)用scatter函數(shù)傳入x和y的數(shù)組即可。

x = np.random.rand(100)y = np.random.rand(100)plt.scatter(x, y)復(fù)制代碼

這里我們的x和y都是隨機(jī)分布,所以得到的結(jié)果是散亂沒有規(guī)律的點(diǎn)。

餅狀圖

最后我們來看下餅狀圖,餅狀圖也很常用,雖然也是反映的數(shù)據(jù)分布,但是它更多是體現(xiàn)某一個(gè)值占的比例。通過餅狀圖,我們可以很直觀地了解到這點(diǎn)。

我們可以傳入一個(gè)list進(jìn)入pie函數(shù),plot會根據(jù)list當(dāng)中值在總體的占比繪制餅狀圖。我們來看個(gè)很簡單的例子:

a = np.array([0.5, 0.3, 0.2, 0.1, 0.8])plt.pie(a)復(fù)制代碼

得到的結(jié)果如下:

和之前的結(jié)果相比餅狀圖稍稍不清晰一些,因?yàn)樗m然用不同顏色區(qū)分了不同的區(qū)域的,但是我們很難直觀地看出來每一個(gè)區(qū)域分別代表什么。這個(gè)問題是可以解決的,我們可以通過傳入一些參數(shù)和設(shè)定來讓它展示更多的信息,讓數(shù)據(jù)變得更加生動以及清晰。

看完了這篇文章,相信你對如何使用matplotlib有了一定的了解,想了解更多相關(guān)知識,歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道,感謝各位的閱讀!

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