matplotlib注释指南

本笔记参考：

matplotlib Plotting Cookbook by Alexandre Devert

Plot types — Matplotlib 3.9.3 documentation

（尝试记录并不断完善matplotlib的使用方法笔记，为后面使用提供参考。）

标题

标题可以使用plt.title()实现，标题支持latex公式，不过需要安装late（完整的latex安装超过7个G，且大致需要一小时左右才能安装完毕。推荐使用miktex，这个安装包很小，需要用到包是其会自动下载。注意，安装miktex后latex文档编译显示其需要Pear，具体请参考网上其他内容。）使用latex公式时与文档中写法类似——公式写在美元符号之间，但要注意\需要使用\\来实现，也可以通过r标记，具体参考python字符串的内容。下面两种写法等价：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2

plt.plot(x, y)
plt.title(r'Sine Plot $\sin^2(x)$')
plt.show()

也可以使用ax.set_title()实现

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)
ax.set_title('Sine Plot $\\sin^2(x)$')
plt.show()

坐标轴标签

设置坐标轴的标签同样可以使用两种不同的方式完成（参考我的另一篇笔记，关于Matplotlib Apis的）。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2

plt.plot(x, y)
plt.xlabel('x label')
plt.ylabel('y label')
plt.title(r'Sine Plot $\sin^2(x)$')
plt.show()

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)
ax.set_title('Sine Plot $\\sin^2(x)$')
ax.set_xlabel('x label')
ax.set_ylabel('y label')
plt.show()

文本

文本可以使用plt.text()或者ax.text()实现(可参考另一篇关于api的笔记)。但需要注意，该函数中直接使用中文字符串会报错，需要进行一些设置。text函数还支持一个bbox参数（可选参数），该参数需要传入一个字典，来定义边界框的颜色等。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib

# 设置matplotlib的字体为一个支持中文的字体，例如SimHei（黑体）
matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 用黑体显示中文
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 正常显示负号

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2

box = {
    'facecolor': 'b',
    'edgecolor': 'm',
    'boxstyle': 'round'
}

plt.plot(x, y)
plt.xlabel('x label')
plt.ylabel('y label')
plt.title(r'Sine Plot $\sin^2(x)$')
plt.text(3,0.6,'这是文本',verticalalignment='center',bbox=box)
plt.show()

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib

# 设置matplotlib的字体为一个支持中文的字体，例如SimHei（黑体）
matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 用黑体显示中文
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 正常显示负号

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2

box = {
    'facecolor': 'b',
    'edgecolor': 'm',
    'boxstyle': 'round'
}

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)
ax.set_xlabel('x label')
ax.set_ylabel('y label')
ax.set_title('Sine Plot $\\sin^2(x)$')
ax.text(3,0.6,'这是文本',verticalalignment='center',bbox=box)
plt.show()

箭头

箭头可以使用plt.annotate()和ax.annotate()实现，如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib

# 设置matplotlib的字体为一个支持中文的字体，例如SimHei（黑体）
matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 用黑体显示中文
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 正常显示负号

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2

arrow_p = {
    'facecolor': 'b',
    'edgecolor': 'm',
    'arrowstyle': 'fancy',
}

plt.plot(x, y)
plt.xlabel('x label')
plt.ylabel('y label')
plt.title(r'Sine Plot $\sin^2(x)$')
plt.annotate('箭头',xy=(3,0.6),xytext=(3,0.5),arrowprops=arrow_p)
plt.show()

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib

# 设置matplotlib的字体为一个支持中文的字体，例如SimHei（黑体）
matplotlib.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 用黑体显示中文
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 正常显示负号

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2
arrow_p = {
    'facecolor': 'b',
    'edgecolor': 'm',
    'arrowstyle': 'fancy',
}

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)
ax.set_xlabel('x label')
ax.set_ylabel('y label')
ax.set_title('Sine Plot $\\sin^2(x)$')
ax.annotate('箭头',xy=(3,0.6),xytext=(3,0.5),arrowprops=arrow_p)
plt.show()

图例

图例通过legend()函数实现（两种接口均可，下面给出plt接口的绘图方式）。图例的位置有参数loc控制。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2
y_1 = np.sin(x)

plt.plot(x, y,label=r'$\sin^2 x$')
plt.plot(x, y_1,label=r'$\sin x$')
plt.legend(loc='lower left')
plt.show()

网格

网格由grid()实现，通过参数lw,ls，c等可选参数可以进行更细致的控制。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)**2
y_1 = np.sin(x)

plt.plot(x, y,label=r'$\sin^2 x$')
plt.plot(x, y_1,label=r'$\sin x$')
plt.legend(loc='lower left')
plt.grid(True)
plt.show()

线条

这部分目前我并不太熟悉具体操作方法，这里引用参考书中的一个例子：

import matplotlib.pyplot as plt

N = 20

for i in range(N):
    plt.gca().add_line(plt.Line2D([0,i],[N-i,0]))

plt.grid(True)
plt.axis('scaled')
plt.show()