matplotlib库疑难问题---3、matplotlib绘图核心原理
matplotlib库疑难问题---3、matplotlib绘图核心原理
一、总结
一句话总结：
（1）使用matplotlib绘图的原理，主要就是理解figure(画布)、axes(坐标系)、axis(坐标轴)三者之间的关系。
（2）在matplotlib画图过程中，figure(画布)和axes(坐标系)我们是看不到的。
（3）如果不显示创建figure(画布)，那么figure(画布)会被隐式创建，并且同时也会创建一个axes(坐标系)对象，那么这种情况下，只能绘制一个图像。
（4）如果想绘制多个图像，可以显示创建figure(画布)对象，这样我们可以用画布对象来创建多个axes(坐标系)对象，从而绘制多个图。
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 显示创建figure对象，方便用figure对象创建多个axes对象 figure = plt.figure() # (2,1,1)中前面的2和1表示2行1列，所以是两个图，最后的那个1表示这两个图中的第1个 axes1 = figure.add_subplot(2,1,1) axes2 = figure.add_subplot(2,1,2) axes1.plot([1,3,5,7],[4,9,6,8]) axes2.plot([1,2,4,5],[8,4,6,2]) plt.show()
1、matplotlib创建画布两种方式？
a、隐式创建：当第一次执行plt.plot()这句绘图代码时，系统会去判断是否已经有了figure对象，如果没有，系统会自动创建一个figure对象，并且在这个figure之上，自动创建一个axes坐标系(注意：默认创建一个figure对象，一个axes坐标系)。
b、显示创建：如果想绘制多个图像，可以显示创建figure(画布)对象，这样我们可以用画布对象来创建多个axes(坐标系)对象，从而绘制多个图：figure = plt.figure()
2、matplotlib 显示创建 画布代码？
figure = plt.figure() # 显示创建figure对象，方便用figure对象创建多个axes对象
二、matplotlib绘图核心原理
博客对应课程视频位置：3、matplotlib绘图核心原理-范仁义-读书编程笔记
https://www.fanrenyi.com/video/43/373
1、核心原理讲解
使用matplotlib绘图的原理，主要就是理解figure(画布)、axes(坐标系)、axis(坐标轴)三者之间的关系。
张三的画板
matplotlib绘图
2、matplotlib库的安装与导入
1）安装
pip install matplotlib
2）导入相关库
现在你不需要关注下面代码具体是什么意思，有一个主观印象即可。我将会在以后的文章中，给大家一一介绍你不懂的哪些参数。
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
# 排除警告信息
import warnings
warnings.filterwarnings("ignore")
# 打印版本信息
display(np.__version__)
display(pd.__version__)
display(mpl.__version__)
# matplotlib画图常见参数设置
mpl.rcParams["font.family"] = "SimHei" # 设置字体
mpl.rcParams["axes.unicode_minus"]=False # 用来正常显示负号
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] # 用来正常显示中文标签
# 嵌入式显示图形
%matplotlib inline
结果如下：
3、创建figure(画布)的两种方式
1）绘制一个最简单的折线图
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
x = [1,3,5,7]
y = [4,9,6,8]
plt.plot(x,y)
plt.show()
结果如下：
结果分析：
在前面的叙述中，我们已经说过，想要使用matplotlib绘图，必须先要创建一个figure(画布)对象，然后还要有axes(坐标系)。但是观察上述代码，我们并没有创建figure对象，那么怎么又可以画图呢？
对于上述疑问，接下来我们就要讲述创建figure(画布)的两种方式。
2）创建figure(画布)的两种方式
- 隐式创建
- 显示创建
① 隐式创建figure对象
当第一次执行plt.xxx()这句绘图代码时，系统会去判断是否已经有了figure对象，如果没有，系统会自动创建一个figure对象，并且在这个figure之上，自动创建一个axes坐标系(注意：默认创建一个figure对象，一个axes坐标系)。
也就是说，如果我们不设置figure对象，那么一个figure对象上，只能有一个axes坐标系，即我们只能绘制一个图形。
② 隐式创建figure对象存在的问题
优势：如果只是绘制一个小图形，那么直接使用plt.xxx()的方式，会自动帮我们创建一个figure对象和一个axes坐标系，这个图形最终就是绘制在这个axes坐标系之上的。
劣势：如果我们想要在一个figure对象上，绘制多个图形，那么我们就必须拿到每个axes对象，然后调用每个位置上的axes对象，就可以在每个对应位置的坐标系上，进行绘图，如下图所示。注意：如果figure对象是被默认创建的，那么我们根本拿不到axes对象。因此，需要我们显示创建figure对象。
③ 显示创建figure对象
# 手动创建一个figure对象
figure = plt.figure()
# 获取每个位置的axes对象
axes1 = figure.add_subplot(2,1,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,1,2)
(2,1,1)中前面的2和1表示2行1列，所以是两个图，最后的那个1表示这两个图中的第1个
如图所示：
举例说明：
figure = plt.figure()
axes1 = figure.add_subplot(2,1,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,1,2)
axes1.plot([1,3,5,7],[4,9,6,8])
axes2.plot([1,2,4,5],[8,4,6,2])
figure.show()
结果如下：
4、完整的绘图步骤
① 导库
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
② 创建figure画布对象
如果绘制一个简单的小图形，我们可以不设置figure对象，使用默认创建的figure对象，
当然我们也可以显示创建figure对象。
如果一张figure画布上，需要绘制多个图形。那么就必须显示的创建figure对象，然后
得到每个位置上的axes对象，进行对应位置上的图形绘制。
③ 根据figure对象进行布局设置
1*1
1*2
2*1
2*2
...
④ 获取对应位置的axes坐标系对象
figure = plt.figure()
axes1 = figure.add_subplot(2,1,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,1,1)
⑤ 调用axes对象，进行对应位置的图形绘制
这一步，是我们传入数据，进行绘图的一步。对于图形的一些细节设置，都可以在这一步进行。
⑥ 显示图形
plt.show()或figure.show()
如果在pycharm中绘图的话，必须要加这句代码，才能显示。如果在notebook中进行绘图，
可以不用加这句代码，而是自动显示。
5、绘图技巧(细节设置)
* figure 画布
* axes 坐标系，一个画布上可以有多个坐标系
* axis 坐标轴，一个坐标系中可以有多个坐标轴，一般都是二维平面坐标系，或者三维立体坐标系
* title 标题
* legend 图例
* grid 背景网格
* tick 刻度
* axis label 坐标轴名称
* tick label 刻度名称
* major tick label 主刻度标签
* minor tick label 副刻度标签
* line 线
* style 线条样式
* marker 点标记
* font 字体相关
通过对matplotlib绘图的原理，有所了解之后，继续深入学习matplotlib就特别轻松了
https://blog.csdn.net/weixin_41261833/article/details/104299701
三、代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
显示创建figure对象
# 显示创建figure对象，方便用figure对象创建多个axes对象
figure = plt.figure()
# (2,1,1)中前面的2和1表示2行1列，所以是两个图，最后的那个1表示这两个图中的第1个
axes1 = figure.add_subplot(2,1,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,1,2)
axes1.plot([1,3,5,7],[4,9,6,8])
axes2.plot([1,2,4,5],[8,4,6,2])
plt.show()
# 显示创建figure对象，方便用figure对象创建多个axes对象
figure = plt.figure()
# 有六个坐标系，所以画了六个图
axes1 = figure.add_subplot(2,3,1)
axes2 = figure.add_subplot(2,3,2)
axes3 = figure.add_subplot(2,3,3)
axes4 = figure.add_subplot(2,3,4)
axes5 = figure.add_subplot(2,3,5)
axes6 = figure.add_subplot(2,3,6)
axes1.plot([1,3,5,7],[4,9,6,8])
axes2.plot([1,2,4,5],[8,4,6,2])
axes3.plot([1,3,5,7],[4,9,6,8])
axes4.plot([1,2,4,5],[8,4,6,2])
axes5.plot([1,3,5,7],[4,9,6,8])
axes6.plot([1,2,4,5],[8,4,6,2])
plt.show()
有六个坐标系，所以画了六个图
本系列博客对应课程位置：
1、解决中文乱码问题-范仁义-读书编程笔记
https://www.fanrenyi.com/video/43/371
2、将曲线平滑-范仁义-读书编程笔记
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3、matplotlib绘图核心原理-范仁义-读书编程笔记
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4、画动态图-范仁义-读书编程笔记
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5、保存动态图-范仁义-读书编程笔记
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