Python предоставляет одну из самых популярных библиотек для построения графиков под названием Matplotlib. Это кроссплатформенный проект с открытым исходным кодом для создания 2D-графиков на основе данных в массиве. Обычно он используется для визуализации данных и представлен в виде различных графиков.
Matplotlib изначально задуман Джоном Д. Хантером в 2003 году. Последняя версия matplotlib – 2.2.0, выпущенная в январе 2018 года.
Прежде чем начать работу с библиотекой matplotlib, нам необходимо установить ее в нашей среде Python.
Установка Matplotlib
Введите следующую команду в своем терминале и нажмите клавишу ВВОД.
pip install matplotlib
Приведенная выше команда установит библиотеку matplotlib и ее пакет зависимостей в операционной системе Windows. Разберемся как построить график функции на Python при помощи Matplotlib.
Базовая концепция Matplotlib
График состоит из следующих частей. Давайте разберемся с этими частями.
Изучение TKinter за 8 минут / Разработка GUI программы на Python
Figure: это целая фигура, которая может содержать одну или несколько осей(графиков). Мы можем думать о figure как о холсте, на котором хранятся сюжеты.
Axes: фигура может содержать несколько осей. Онf состоит из двух или трех(в случае 3D) объектов Axis. Каждая ось состоит из заголовка, x-метки и y-метки.
Axis: оси – это количество объектов, похожих на линии, которые отвечают за создание пределов графика.
Artist: это все, что мы видим на графике, например, текстовые объекты, объекты Line2D и объекты коллекций. Привязаны к Axes.
Введение в pyplot
Matplotlib предоставляет пакет pyplot, который используется для построения графика заданных данных. Matplotlib.pyplot – это набор функций командного стиля, которые заставляют matplotlib работать как MATLAB. Пакет pyplot содержит множество функций, которые используются для создания фигуры, создания ее области построения, дополнения графика метками, проведения некоторых линий в области построения и т. д.
Графика в Python
С помощью графики в Python можно рисовать фигуры и изображения, создавать анимацию, визуализировать математические вычисления в Python. В программах python можно использовать элементы графики в компьютерных играх.
Для работы с графикой в Python нужно импортировать модуль graphics.py. Как установить модуль graphics в Python.
Чтобы начать работу с графикой в Python, нужно создать окно для графики
Графический объект = GraphWin(«Название окна для графики», ширина окна для графики в пикселях, высота окна для графики в пикселях)
GraphWin это ключевое слово, которое задаёт окно графической области, в котором будут отображаться графические объекты.
В качестве параметров этой функции указывается название окон для графики, ширина и высота окон в пикселях.
После запуска программы откроется окно для графики, где будут отображаться графические объекты.
Основы Matplotlib. Визуализация данных. Графики и диаграммы в Python
Вся работа с графикой будет осуществляться нами через графические объекты.
Общая структура работы с графическими объектами в Python
Графический_объект.Вызов_команды()
Общая структура графической программы в Python.
# импортируем библиотеку graphics
from graphics import *
# создаём окно для графики
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400)
# . рисуем все объекты.
win.getMouse() # ждём нажатия кнопки мыши
win.close() # закрываем окно для графики
В этой программе мы определили объект графическое окно win и открыли его с размерами 400 на 400 пикселей.
Команда win.getMouse() ожидает нажатие на любую кнопку мыши, наведённую на область окна win.
win.close() закрывает окно для графических объектов win.
С помощью модуля graphics.py в программах на Python можно отобразить точку, линию, окружность, прямоугольник, эллипс и многоугольник, вывести текст на экран.
Чтобы задать расположение объекта в графическом окне Python, необходимо указать его координаты в системе координат Python. Начало координат находится в левом верхнем углу окна для графики.
Положительное направление оси X определяется слева направо, оси Y определяется сверху вниз. Чем больше значение координаты X, тем правее точка, чем больше значение координаты Y, тем точка ниже. Чтобы нарисовать заданный объект obj в окне для графики win, нужно использовать процедуру obj.draw(win)
Перед тем, как рисовать графические объекты в заданном графическом окне, нужно их задать.
Для задания точки в Python используется функция Point(x, y)
obj = Point(x, y)
x, y – координаты точки.
Пример программы на Python, которая задаёт и отображает точку в графическом окне.
from graphics import * # импортируем библиотеку graphics
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400) # создаём окно для графики размером 400 на 400 пикселей
obj = Point(50, 50) # создаём точку в координатах (50, 50)
obj.draw(win) # отображаем точку в окне для графики
win.getMouse() # ждём нажатия кнопки мыши
win.close() # закрываем окно для графики
Для задания отрезка в Python используется функция Line(объект точка первого конца, объект точка второго конца)
obj = Line(Point(x1, y1), Point(x2, y2))
x1, y1 – координаты начала отрезка линии,
x2, y2 – координаты конца отрезка линии.
Чтобы задать цвет рисования линий в Python используется команда obj.setOutline(«цвет»)
Пример программы на Python, которая отображает линию в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400)
obj = Line(Point(50, 50), Point(350, 350))
obj.setOutline(«blue»)
obj.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Для отображения окружности в Python используется
obj = Circle(Point(x, y), R)
x, y – координаты центра окружности,
R – радиус окружности.
Пример программы на Python, которая отображает окружность в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400)
obj = Circle(Point(200, 200), 50)
obj.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Для отображения прямоугольника в Python используется процедура
obj = Rectangle(Point(x1, y1), Point(x2, y2))
x1, y1 – координаты левого верхнего угла прямоугольника,
x2, y2 – координаты правого нижнего угла прямоугольника
Пример программы на Python, которая отображает прямоугольник в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 300, 300)
obj = Rectangle(Point(50, 50), Point(200, 250))
obj.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Для отображения эллипса в Python используется процедура
obj = Oval(Point(x1, y1), Point(x2, y2))
x1, y1 – координаты первого фокуса эллипса,
x2, y2 – координаты второго фокуса эллипса.
Пример программы на Python, которая отображает эллипс в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 300, 300)
obj = Oval(Point(100, 100), Point(250, 200))
obj.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Для отображения многоугольника в Python используется процедура
obj = Polygon(Point(x1, y1), Point(x2, y2),…, Point(xn, yn))
x1, y1, x2, y2,…, xn, yn – координаты вершин многоугольника.
Пример программы на Python, которая отображает пятиугольник в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400)
obj = Polygon(Point(10, 10), Point(300, 50), Point(200, 300), Point(150, 150), Point(70, 70))
obj.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Определение цвета закрашивания графического объекта в Python
Чтобы задать цвет закрашивания графического объекта в python используется команда obj.setFill(«цвет»)
Пример программы на Python, которая рисует закрашенную синюю окружность
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400)
obj = Circle(Point(200, 200), 50)
obj.setFill(«blue»)
obj.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Для редактирования границ объектов в Python используются процедуры setOutline(“цвет границы”) и
setWidth(ширина границы).
obj.setOutline(«blue») – объект obj отображается с границей синего цвета.
obj.setWidth(5) – объект obj отображается с шириной границы 5 пикселей.
По умолчанию графический объект в Python будет отображаться с границами чёрного цвета шириной 1 пиксель.
Пример программы на Python, которая отображает фигуру с синей границей и заливкой в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 310, 310)
obj = Polygon(Point(10, 10), Point(300, 50), Point(200, 300), Point(150, 150), Point(70, 70))
obj.setOutline(«blue»)
obj.setWidth(5)
obj.setFill(«cyan»)
obj.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Чтобы переместить графический объект в Python, используется процедура move(dx, dy) , которая перемещает объект на dx пикселей вправо и dy пикселей вниз.
obj.move(50, 50) смещает объект obj на 50 пикселей вправо и 50 пикселей вниз.
Для клонирования объектов используется процедура clone()
newObj = obj.clone()
С помощью этой команды создаётся новый графический объект newObj, который идентичен объекту obj.
Для удаления фигур с экрана используется процедура undraw() Объект удаляется с графического окна, но не удаляется из памяти.
obj.undraw()
Пример программы на Python, которая удаляет, перемещает и копирует объект в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400)
obj = Polygon(Point(30, 10), Point(30, 50), Point(20, 30), Point(15, 30), Point(7, 7))
obj.setOutline(«blue»)
obj.setWidth(2)
obj.setFill(«cyan»)
obj.draw(win)
win.getMouse()
obj.undraw()
win.getMouse()
obj.draw(win)
obj.move(100, 100)
win.getMouse()
shape = obj.clone()
shape.move(-100, -100)
shape.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Для создания текста в графическом окне в Python используется команда
текстовый объект= Text(координаты точки размещения текста, “Текст”)
msg = Text(Point(50, 100), “Hello World!”)
На экран в точке с координатами (50, 100) выведется текст со строкой Hello World!
Для изменения размера текста используется команда текстовый объект.setSize(размер текста)
msg.setSize(12)
Цвет текста изменяется с помощью метода setTextColor(цвет)
msg.setTextColor(“black”)
Текст в графическом объекте можно заменить с помощью метода setText(“Текст”)
msg.setText(“Другой текст”)
Стиль текста изменяется с помощью процедуры setStyle(стиль)
msg.setStyle(“bold”)
Стиль normal изменяет стиль текста на обычный, bold меняет стиль на полужирный, italic меняет стиль на курсив, bold italic меняет стиль текста на полужирный курсив.
Пример программы на Python, которая отображает текст в графическом окне.
from graphics import *
win = GraphWin(«Окно для графики», 400, 400)
obj = Polygon(Point(10, 10), Point(300, 50), Point(200, 300), Point(150, 150), Point(70, 70))
obj.setOutline(«blue»)
obj.setWidth(5)
obj.setFill(«cyan»)
obj.draw(win)
win.getMouse()
obj.undraw()
msg = Text(Point(200, 200), «Фигура удалилась с экрана»)
msg.setSize(12)
msg.setTextColor(«black»)
msg.setStyle(«bold italic»)
msg.draw(win)
win.getMouse()
win.close()
Вернуться к содержанию
Следующая тема Графика turtle черепашка в питон
Источник: itrobo.ru
Построение графиков в Python при помощи Matplotlib
Картиной можно выразить тысячу слов. В случае с библиотекой Python matplotlib, к счастью, понадобится намного меньше слов в коде для создания качественных графиков.
Однако, matplotlib это еще и массивная библиотека, и создание графика, который будет выглядеть «просто, нормально» обычно проходит через путь проб и ошибок. Использование однострочных линий для создания базовых графиков в matplotlib – весьма просто, но умело пользоваться остальными 98% библиотеки может быть сложно.
Эта статья – руководство для пользователей Python на начальном-среднем уровне по matplotlib, с использованием как теории, так и практических примеров. Обучение по практическим примерам может быть очень продуктивным, и дает возможность получить представление даже на поверхностном уровне понимания внутренней работы и макета библиотеки.
Что мы рассмотрим?
- Pylab и pyplot: кто есть кто?
- Ключевые концепции дизайна matplotlib;
- Понимание plt.subplots();
- Визуализация массивов при помощи matplotlib;
- Построение графиков с комбинацией pandas и matplotlib.
Эта статья подразумевает, что пользователь имеет хотя-бы минимальное представление о NumPy. Мы в основном будем пользоваться модулем numpy.random для создания «игрушечных» данных, рисовать примеры из различных статистических источников.
Есть вопросы по Python?
На нашем форуме вы можете задать любой вопрос и получить ответ от всего нашего сообщества!
Telegram Чат
Так что, перед тем как мы перейдем к сложным примерам, не помешает освоить корневые концепции дизайна matplotlib.
Pylab: что это и нужно ли мне это?
Немножко истории: Нейробиолог Джон Д. Хантер начал разрабатывать matplotlib в 2003 году, в основном вдохновляясь эмуляцией команд программного обеспечения Mathworks MATLAB. Джон отошел в мир иной трагически рано, в возрасте 44 лет в 2012 году, и matplotlib на сегодняшний день является целиком и полностью продуктом сообщества: развивается и поддерживается множеством людей. (Джон говорил об эволюции matplotlib на конференции SciPy в 2012, которую однозначно стоит посмотреть.)
Одной из важных особенностей MATLAB является его глобальный стиль. Концепция импорта Python не сильно используется в MATLAB, и большинство функций MATLAB легко доступны для пользователя на верхнем уровне.
Заказать свой собственный уникальный номер можно от Сим-Трейд.ру. Быстрая доставка в день заказа и красивые номера начиная от 300 руб. с выгодным тарифным планом. Свой уникальный номер это хороший признак для введения бизнеса с момента первого звонка.
Понимание того, что корни matplotlib растут из MATLAB, помогает объяснить существование pylab. pylab – это модуль внутри библиотеки matplotlib, который был встроен для подражания общего стиля MATLAB. Он существует только для внесения ряда функций классов из NumPy и matplotlib в пространство имен, что упрощает переход пользователей MATLAB, которые не сталкивались с необходимостью в операторах импорта. Бывшие пользователи MATLAB (которые очень хорошие люди, обещаем!) полюбили его функционал, потому что при помощи from pylab import * они могут просто вызывать plot() или array() напрямую также, как они это делали в MATLAB.
Проблема здесь может быть очевидной для некоторых пользователей Python: использование from pylab import * в сессии или скрипте – как правило, плохая идея. Matplotlib сегодня прямым текстом рекомендуют не делать этого в своих руководствах:
[pylab] все еще существует по историческим причинам, но его использование не рекомендуется. Он перегружает пространства имен функциями, которые оттеняют надстройки Python и может привести к скрытым багам. Для получения интеграции IPython без использования импортов, рекомендуется использовать %matplotlib.
В глубине своей, существует целая тонна потенциально конфликтных импортов, замаскированных в коротком источнике pylab. Фактически, использование ipython —pylab (из терминала или командной строки) или %pylab (из инструментов IPython/Jupyter) легко вызывает from pylab import *
Суть в том, что matplotlib забросили этот удобный модуль и рекомендуют не использовать pylab, подтверждая ключевое правило Python – явное лучше, чем неявное.
Без необходимости в использовании pylab, мы всегда можем обойтись всего одним каноничным импортом:
Источник: python-scripts.com