Python中的Matplotlib模块入门教程

1 关于 Matplotlib 模块

Matplotlib 是一个由 John Hunter 等开发的，用以绘制二维图形的 Python 模块。它利用了 Python 下的数值计算模块 Numeric 及 Numarray，克隆了许多 Matlab 中的函数， 用以帮助用户轻松地获得高质量的二维图形。Matplotlib 可以绘制多种形式的图形包括普通的线图，直方图，饼图，散点图以及误差线图等；可以比较方便的定制图形的各种属性比如图线的类型，颜色，粗细，字体的大小等；它能够很好地支持一部分 TeX 排版命令，可以比较美观地显示图形中的数学公式。Matplotlib 掌握起来也很容易，由于 Matplotlib 使用的大部分函数都与 Matlab 中对应的函数同名，且各种参数的含义，使用方法也一致，这就使得熟悉 Matlab 的用户使用起来感到得心应手。对那些不熟悉的 Matlab 的用户而言，这些函数的意义往往也是一目了然的，因此只要花很少的时间就可以掌握。

Matplotlib 目前包含了37个不同的模块, 如 matlab, mathtext, finance, dates

等等，其中与绘图关系最直接的是 matlab 模块。可以用下面的命令装载并查看它提供的函数

>>> import matplotlib.matlab>>> dir(matplotlib.matlab)

如果要了解模块中某个函数的使用方法，可以使用 help 命令。如下面的命令

>>> help(legend)>>> help(plot)

会返回 legend 和 plot 这两个函数的信息。

本文拟通过一些实例来说明 matplotlib 的这些主要特点。相信通过阅读这些例子，您能对 Matplotlib 的使用有一个基本的了解。

2 绘制一组幂函数

先从一个简单的例子开始讨论。假设要在一个图形中显示一组幂函数。这组幂函数的基不同，分别为10，自然对数 e 和2。可以用如下 Python 脚本去描绘这组曲线，生成的图形如图1所示。

  from matplotlib.matlab import *   x = linspace(-4, 4, 200)  f1 = power(10, x)  f2 = power(e, x)  f3 = power(2, x)   plot(x, f1, 'r', x, f2, 'b', x, f3, 'g', linewidth=2)  axis([-4, 4, -0.5, 8]) text(1, 7.5, r'$10^x$', fontsize=16) text(2.2, 7.5, r'$e^x$', fontsize=16) text(3.2, 7.5, r'$2^x$', fonsize=16) title('A simple example', fontsize=16)  savefig('power.png', dpi=75) show()

图1: 一组幂函数

程序的第一行装载了 matlab 模块。接下来的几行语句（至 savefig 之前）好像是在运行 Matlab 程序，因为 linspace， power, plot，axis, text, title 这些函数在 Matlab 中也存在。这个例子展示了 Matplotlib 中几个比较常用的绘图函数，如 plot，axis，title 等的用法。其中 plot 是一个功能十分强大的函数, 通过改变它的参数选项，可以灵活地修改图形的各种属性，比如选用的线型，颜色，宽度等。