在linux下使用python的matplotlib绘制数据图的教程

如果你想要在linxu中获得一个高效、自动化、高质量的科学画图的解决方案,应该考虑尝试下matplotlib库。matplotlib是基于python的开源科学测绘包,基于python软件基金会许可证发布。大量的文档和例子、集成了python和numpy科学计算包、以及自动化能力,是作为linux环境中进行科学画图的可靠选择的几个原因。这个教程将提供几个用matplotlib画图的例子。
特性

支持众多的图表类型,如:bar,box,contour,histogram,scatter,line plots….
基于python的语法
集成numpy科学计算包
数据源可以是 python 的列表、键值对和数组
可定制的图表格式(坐标轴缩放、标签位置及标签内容等)
可定制文本(字体,大小,位置…)
支持tex格式(等式,符号,希腊字体…)
与ipython相兼容(允许在 python shell 中与图表交互)
自动化(使用 python 循环创建图表)
用python 的循环迭代生成图片
保存所绘图片格式为图片文件,如:png,pdf,ps,eps,svg等

基于python语法的matplotlib是其许多特性和高效工作流的基础。世面上有许多用于绘制高质量图的科学绘图包,但是这些包允许你直接在你的python代码中去使用吗?除此以外,这些包允许你创建可以保存为图片文件的图片吗?matplotlib允许你完成所有的这些任务。从而你可以节省时间,使用它你能够花更少的时间创建更多的图片。
安装

安装python和numpy包是使用matplotlib的前提。

可以通过如下命令在debian或ubuntu中安装matplotlib:

$ sudo apt-get install python-matplotlib

在fedora或centos/rhel环境则可用如下命令:

$ sudo yum install python-matplotlib

matplotlib 例子

本教程会提供几个绘图例子演示如何使用matplotlib:

离散图和线性图
柱状图
饼状图

在这些例子中我们将用python脚本来执行mapplotlib命令。注意numpy和matplotlib模块需要通过import命令在脚本中进行导入。

np为nuupy模块的命名空间引用,plt为matplotlib.pyplot的命名空间引用:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

例1:离散和线性图

第一个脚本,script1.py 完成如下任务:

创建3个数据集(xdata,ydata1和ydata2)
创建一个宽8英寸、高6英寸的图(赋值1)
设置图画的标题、x轴标签、y轴标签(字号均为14)
绘制第一个数据集:ydata1为xdata数据集的函数,用圆点标识的离散蓝线,标识为”y1 data”
绘制第二个数据集:ydata2为xdata数据集的函数,采用红实线,标识为”y2 data”
把图例放置在图的左上角
保存图片为png格式文件

script1.py的内容如下:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
xdata = np.arange(0, 10, 1)
ydata1 = xdata.__pow__(2.0)
ydata2 = np.arange(15, 61, 5)
plt.figure(num=1, figsize=(8, 6))
plt.title(‘plot 1’, size=14)
plt.xlabel(‘x-axis’, size=14)
plt.ylabel(‘y-axis’, size=14)
plt.plot(xdata, ydata1, color=’b’, line, marker=’o’, label=’y1 data’)
plt.plot(xdata, ydata2, color=’r’, line, label=’y2 data’)
plt.legend(loc=’upper left’)
plt.savefig(‘images/plot1.png’, format=’png’)

所画之图如下:

201561190648250.jpg (640×480)

例2:柱状图

第二个脚本,script2.py 完成如下任务:

创建一个包含1000个随机样本的正态分布数据集。
创建一个宽8英寸、高6英寸的图(赋值1)
设置图的标题、x轴标签、y轴标签(字号均为14)
用samples这个数据集画一个40个柱状,边从-10到10的柱状图
添加文本,用tex格式显示希腊字母mu和sigma(字号为16)
保存图片为png格式。

script2.py代码如下:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
mu = 0.0
sigma = 2.0
samples = np.random.normal(loc=mu, scale=sigma, size=1000)
plt.figure(num=1, figsize=(8, 6))
plt.title(‘plot 2’, size=14)
plt.xlabel(‘value’, size=14)
plt.ylabel(‘counts’, size=14)
plt.hist(samples, bins=40, range=(-10, 10))
plt.text(-9, 100, r’$\mu$ = 0.0, $\sigma$ = 2.0′, size=16)
plt.savefig(‘images/plot2.png’, format=’png’)

结果见如下链接:

201561190740111.jpg (640×480)

例3:饼状图

第三个脚本,script3.py 完成如下任务:

创建一个包含5个整数的列表
创建一个宽6英寸、高6英寸的图(赋值1)
添加一个长宽比为1的轴图
设置图的标题(字号为14)
用data列表画一个包含标签的饼状图
保存图为png格式

脚本script3.py的代码如下:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
data = [33, 25, 20, 12, 10]
plt.figure(num=1, figsize=(6, 6))
plt.axes(aspect=1)
plt.title(‘plot 3’, size=14)
plt.pie(data, labels=(‘group 1’, ‘group 2’, ‘group 3’, ‘group 4’, ‘group 5’))
plt.savefig(‘images/plot3.png’, format=’png’)

结果如下链接所示:

201561190812025.jpg (640×480)

总结

这个教程提供了几个用matplotlib科学画图包进行画图的例子,matplotlib是在linux环境中用于解决科学画图的绝佳方案,表现在其无缝地和python、numpy连接、自动化能力,和提供多种自定义的高质量的画图产品。