Matplotlib是什么
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2023-03-14
Matplotlib 是一款用于数据可视化的 Python 软件包,支持跨平台运行,它能够根据 NumPy ndarray 数组来绘制 2D 图像,它使用简单、代码清晰易懂,深受广大技术爱好者喜爱。
图1:Matplotlib 图标
Matplotlib 提供了一个套面向绘图对象编程的 API 接口,能够很轻松地实现各种图像的绘制,并且它可以配合 Python GUI 工具(如 PyQt、Tkinter 等)在应用程序中嵌入图形。同时 Matplotlib 也支持以脚本的形式嵌入到 IPython shell、Jupyter 笔记本、web 应用服务器中使用。
图2:Matplotlib架构图
图3:Matplotlib图像组成
NumPy 是 Python 科学计算的软件包,ndarray 则是 NumPy 提供的一种数组结构。
Matplotlib 由 John D. Hunter 在 2002 年开始编写, 2003 年 Matplotlib 发布了第一个版本, 并加入了 BSD 开源软件组织。Matplotlib 1.4 是最后一个支持 Python 2 的版本,它的最新版本 3.1.1 已于 2019 年 7 月 1 日发布。图1:Matplotlib 图标
Matplotlib 提供了一个套面向绘图对象编程的 API 接口,能够很轻松地实现各种图像的绘制,并且它可以配合 Python GUI 工具(如 PyQt、Tkinter 等)在应用程序中嵌入图形。同时 Matplotlib 也支持以脚本的形式嵌入到 IPython shell、Jupyter 笔记本、web 应用服务器中使用。
Matplotlib架构组成
Matplotlib 由三个不同的层次结构组成,分别是脚本层、美工层和后端层。图2:Matplotlib架构图
1) 脚本层
脚本层是 Matplotlib 结构中的最顶层。我们编写的绘图代码大部分代码都在该层运行,它的主要工作是负责生成图形与坐标系。2) 美工层
美工层是结构中的第二层,它提供了绘制图形的元素时的给各种功能,例如,绘制标题、轴标签、坐标刻度等。3) 后端层
后端层是 Matplotlib 最底层,它定义了三个基本类,首先是 FigureCanvas(图层画布类),它提供了绘图所需的画布,其次是 Renderer(绘图操作类),它提供了在画布上进行绘图的各种方法,最后是 Event(事件处理类),它提供了用来处理鼠标和键盘事件的方法。Matplotlib图形组成
Matplotlib 生成的图形主要由以下几个部分构成:图3:Matplotlib图像组成
- Figure:指整个图形,您可以把它理解成一张画布,它包括了所有的元素,比如标题、轴线等;
- Axes:绘制 2D 图像的实际区域,也称为轴域区,或者绘图区;
- Axis:指坐标系中的垂直轴与水平轴,包含轴的长度大小(图中轴长为 7)、轴标签(指 x 轴,y轴)和刻度标签;
- Artist:您在画布上看到的所有元素都属于 Artist 对象,比如文本对象(title、xlabel、ylabel)、Line2D 对象(用于绘制2D图像)等。
Matplotlib功能扩展包
许多第三方工具包都对 Matplotlib 进行了功能扩展,其中有些安装包需要单独安装,也有一些允许与 Matplotlib 一起安装。常见的工具包如下:- Basemap:这是一个地图绘制工具包,其中包含多个地图投影,海岸线和国界线;
- Cartopy:这是一个映射库,包含面向对象的映射投影定义,以及任意点、线、面的图像转换能力;
- Excel tools: 这是 Matplotlib 为了实现与 Microsoft Excel 交换数据而提供的工具;
- Mplot3d:它用于 3D 绘图;
- Natgrid:这是 Natgrid 库的接口,用于对间隔数据进行不规则的网格化处理。