Matplotlib Hlines und Vlines

Einführung

In diesem Lab lernst du, wie du die Funktionen hlines und vlines in Matplotlib verwenden kannst. Diese Funktionen werden verwendet, um horizontale und vertikale Linien über einen Graphen zu zeichnen.

Tipps für die virtuelle Maschine

Nachdem der Start der virtuellen Maschine abgeschlossen ist, klicke in der oberen linken Ecke, um zur Registerkarte Notebook zu wechseln und Jupyter Notebook für die Übung zu nutzen.

Manchmal musst du einige Sekunden warten, bis Jupyter Notebook vollständig geladen ist. Die Validierung von Vorgängen kann aufgrund der Einschränkungen in Jupyter Notebook nicht automatisiert werden.

Wenn du bei der Lernphase Probleme hast, kannst du Labby gerne fragen. Gib nach der Sitzung Feedback, und wir werden das Problem für dich prompt beheben.

Bibliotheken importieren

Der erste Schritt besteht darin, die benötigten Bibliotheken zu importieren. In diesem Lab werden wir die Bibliotheken Matplotlib und NumPy verwenden. Matplotlib ist eine Bibliothek zur Datenvisualisierung, und NumPy wird für wissenschaftliches Rechnen mit Python verwendet.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Daten definieren

Der nächste Schritt besteht darin, die Daten zu definieren, die wir in unserem Graphen verwenden werden. Wir werden die arange-Funktion von NumPy verwenden, um ein Array von Werten von 0 bis 5 mit einem Schritt von 0,1 zu erstellen. Dieses Array werden wir als x-Achse verwenden. Wir werden auch die y-Achse definieren, indem wir die Exponentialfunktion und die Sinusfunktion von NumPy verwenden.

## Define the data
t = np.arange(0.0, 5.0, 0.1)
s = np.exp(-t) + np.sin(2 * np.pi * t) + 1

Rauschen zu den Daten hinzufügen

In diesem Schritt werden wir unserem Datensatz etwas Rauschen hinzufügen, um es realistischer zu gestalten. Wir werden die normal-Funktion von NumPy verwenden, um Zufallszahlen mit einem Mittelwert von 0,0 und einer Standardabweichung von 0,3 zu generieren.

## Add noise to the data
nse = np.random.normal(0.0, 0.3, t.shape) * s

Den Graphen erstellen

Jetzt werden wir den Graphen mit der subplots-Funktion von Matplotlib erstellen. Wir werden zwei Teilgraphen erstellen, einen für vertikale Linien und einen für horizontale Linien. Wir werden die Größe der Figur auf (12, 6) setzen, um eine bessere Sichtbarkeit zu gewährleisten.

## Create the plot
fig, (vax, hax) = plt.subplots(1, 2, figsize=(12, 6))

Vertikale Linien hinzufügen

In diesem Schritt werden wir vertikale Linien zum Graphen hinzufügen. Wir werden die vlines-Funktion von Matplotlib verwenden, um die vertikalen Linien zu zeichnen. Wir werden auch den transform-Parameter verwenden, um die y-Koordinaten so zu skalieren, dass sie von 0 bis 1 reichen. Wir werden zwei vertikale Linien bei x = 1 und x = 2 zeichnen.

## Add vertical lines
vax.plot(t, s + nse, '^')
vax.vlines(t, [0], s)
vax.vlines([1, 2], 0, 1, transform=vax.get_xaxis_transform(), colors='r')
vax.set_xlabel('time (s)')
vax.set_title('Vertical lines demo')

Horizontale Linien hinzufügen

In diesem Schritt werden wir horizontale Linien zum Graphen hinzufügen. Wir werden die hlines-Funktion von Matplotlib verwenden, um die horizontalen Linien zu zeichnen. Wir werden horizontale Linien bei y = 0,5, y = 2,5 und y = 4,5 zeichnen.

## Add horizontal lines
hax.plot(s + nse, t, '^')
hax.hlines(t, [0], s, lw=2)
hax.set_xlabel('time (s)')
hax.set_title('Horizontal lines demo')

Den Graphen anzeigen

Schließlich werden wir den Graphen mit der show-Funktion von Matplotlib anzeigen.

## Display the plot
plt.show()

Zusammenfassung

In diesem Lab haben Sie gelernt, wie Sie die hlines- und vlines-Funktionen von Matplotlib verwenden, um horizontale und vertikale Linien über einen Graphen zu zeichnen. Sie haben auch gelernt, wie Sie Rauschen zu Daten hinzufügen und Teilgraphen in einer Figur erstellen.