数据剑舞，图表如潮！Matplotlib傲视数据可视化江湖

2024-03-30 21:52 由一点sir 发表于 #后端开发

在代码的世界中，隐藏着一座神秘而神奇的画图殿堂，它就是Matplotlib。这座殿堂矗立在数据的海洋中，每一行代码都是一笔神奇的咒语，让数据在图像之间舞动，展现出无限可能。Matplotlib的大门上镶嵌着闪烁的彩虹宝石，每当有开发者走近，便散发出五彩斑斓的光芒，仿佛在诉说着这里的神秘。而在宫殿深处，站立着一座巨大的绘图笔，它拥有操控数据之力，将每一次绘图都变成了一场奇妙的冒险。当你走进Matplotlib的殿堂，就像踏入了一个充满魔力的世界，数据的颜色与形状便开始跃然纸上，呈现出无限可能的未来。

今天让我们走入Matplotlib的世界！

Matplotlib是什么

Matplotlib 是一个用于绘制图表和数据可视化的 Python 库，是一个非常流行的Python第三方库，关于Python第三方库，可以看这里，《Python第三库介绍》。

Matplotlib 是一个功能强大且灵活的库，广泛应用于数据分析、科学计算、工程可视化等领域，毫不夸张的讲，在2D图表的世界，Matplotlib绝对而已名列前茅！它提供了多种绘图样式和功能，使开发人员能够创建各种类型的图表，包括线图、散点图、柱状图、饼图、等高线图等。

Matplotlib 的绘图接口和功能与 MATLAB 非常相似，使得熟悉 MATLAB 的用户能够快速上手 Matplotlib。在使用的时候，一般 Matplotlib 都是与 NumPy以及其它常用的数据处理库结合使用，为数据分析和可视化提供了便利。一般NumPy提供数据的规则，Matplotlib就将其绘制出来。

Matplotlib使用场景

任何库都是有自己的一些特定的使用场景，Matplotlib作为一个功能强大的Python绘图库，主要用于创建高质量的静态图表、绘图和数据可视化。一般是用在以下这些场景中。

数据分析和探索：通过Matplotlib，用户可以将数据以各种不同的图表形式展示出来，比如折线图、柱状图、散点图、饼图等，帮助用户更直观地了解数据特征、趋势和关联。
学术研究：科研人员经常使用Matplotlib来展示实验数据、模型结果以及研究成果，包括在论文、报告和演示中使用图表展示数据，帮助其他人更好地理解研究内容。
机器学习和数据科学：在机器学习和数据科学领域，Matplotlib被广泛应用于可视化模型训练过程、结果评估、特征工程以及数据探索分析等方面，帮助数据科学家更好地理解数据和模型。
金融分析：金融领域需要大量的数据可视化来展示股票走势、金融指标、投资组合表现等信息，Matplotlib提供了丰富的绘图功能，满足金融专业人士对数据可视化的需求。
Web应用和报表生成：Matplotlib也可以轻松集成到Web应用程序中，用于动态生成图表、报表或数据可视化展示，为用户提供更加直观的数据呈现。

当然，并不是说Matplotlib只能用在这些领域，一切关于绘制2D图表的领域都可以使用Matplotlib，没有任何限制。

安装Matplotlib

当你开始使用Matplotlib时，首先需要安装Matplotlib库。可以使用以下命令通过pip安装Matplotlib：

pip install matplotlib

安装完成后，就可以在你的Python代码中导入matplotlib库并开始使用。

使用Matplotlib

安装完成后，在 Python 脚本中引入 Matplotlib 模块

导入 Matplotlib 库

import matplotlib.pyplot as plt

获取数据集
要绘制相关的图标，我们必须要有相应的数据。这里可以自己手动创建

x = [1, 2, 3, 4, 5]  #手动设置x轴的数值
y = [10, 20, 15, 25, 30]  #手动设置y轴的数值

当然更多的时候是利用第三方库来生成自己所需要的数据，最常用的就是利用NumPy，所以Matplotlib最经常和NumPy配合使用。

import numpy as np
x = np.linspace(0, 10, 100)  # 生成0到10之间100个均匀分布的数作为x轴数据
y = np.sin(x)  # 生成对应的y轴数据，比如这里是x的正弦值

创建图表

plt.figure()  # 创建一个新的图表

绘制图形

# 绘制线图
plt.plot(x, y, label='Data')  # x 和 y 分别为数据的横纵坐标

添加图例、坐标轴标签和标题

plt.legend()  # 添加图例
plt.xlabel('X-axis')  # 添加横坐标标签
plt.ylabel('Y-axis')  # 添加纵坐标标签
plt.title('Plot Title')  #图表标题

显示图表

plt.show()

运行以上代码，可以生成以下的图表：

这是一个最简单的Matplotlib使用示例，当然Matplotlib还支持更多更复杂数据集的图形绘制方式，但是不管多么复杂的图形绘制，基本的骨架就是上面介绍的几个步骤。

下面我们看一个完整的例子，使用numpy和Matplotlib显示y = e^x的曲线图，下面是代码的实现部分。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 创建指数函数的数据
x = np.linspace(-2, 2, 100)  # 生成-2到2之间的100个点
y = np.exp(x)  # 计算指数函数值

# 绘制指数函数的曲线图
plt.plot(x, y, label='y = e^x', color='b')

# 添加标题和标签
plt.title('chat')
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('y')

# 显示图例
plt.legend()

# 显示图形
plt.grid(True)
plt.show()

大家可以将以上程序复制到相关IDE中运行一下看看效果。具体想深入了解这个库的用法的可以去官方社区查看相关文档。

Matplotlib社区

目前Matplotlib是托管在github上面的，从github上面的star数量可以看出，这个库还是非常受欢迎的。目前主要Python和C/C++来开发的，开发者如果对这个第三库有兴趣，可以自行提交相关的补丁。

官网地址：https://matplotlib.org/

源码地址：https://github.com/matplotlib/matplotlib

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