简介
Matplotlib 是一个 Python 库,可用于在 Python 中创建静态、动画和交互式可视化。它广泛应用于科学计算、数据分析、机器学习等领域。在本实验中,你将学习如何使用 Matplotlib 绘制图像,以及如何操作坐标轴和颜色条的位置。
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如果你在学习过程中遇到问题,请随时向 Labby 提问。课程结束后提供反馈,我们将立即为你解决问题。
导入库
在这一步中,我们将导入本实验中会用到的必要库。我们将使用 matplotlib 中的 matplotlib.pyplot 和 cbook 来获取一个示例图像。
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cbook
获取示例图像
在这一步中,我们将定义一个函数来获取一张示例图像及其范围。我们将使用 cbook 中的 get_sample_data() 函数来获取一张示例图像。
def get_demo_image():
z = cbook.get_sample_data("axes_grid/bivariate_normal.npy") ## 15x15 array
return z, (-3, 4, -4, 3)
简单图像与颜色条
在这一步中,我们将创建一个简单的图像及其颜色条。我们将使用 pyplot 中的 imshow() 函数来创建图像,并使用 colorbar() 函数来创建颜色条。
def demo_simple_image(ax):
Z, extent = get_demo_image()
im = ax.imshow(Z, extent=extent)
cb = plt.colorbar(im)
cb.ax.yaxis.set_tick_params(labelright=False)
绘制时定位的图像与颜色条 - 一种复杂的方法
在这一步中,我们将以一种复杂的方式创建一个图像及其颜色条,并在绘制时进行定位。我们将使用 mpl_toolkits.axes_grid1 中的 SubplotDivider 为坐标轴和颜色条创建一个分隔器。
def demo_locatable_axes_hard(fig):
from mpl_toolkits.axes_grid1 import Size, SubplotDivider
divider = SubplotDivider(fig, 2, 2, 2, aspect=True)
## 用于图像的坐标轴
ax = fig.add_subplot(axes_locator=divider.new_locator(nx=0, ny=0))
## 用于颜色条的坐标轴
ax_cb = fig.add_subplot(axes_locator=divider.new_locator(nx=2, ny=0))
divider.set_horizontal([
Size.AxesX(ax), ## 主坐标轴
Size.Fixed(0.05), ## 填充,0.1 英寸
Size.Fixed(0.2), ## 颜色条,0.3 英寸
])
divider.set_vertical([Size.AxesY(ax)])
Z, extent = get_demo_image()
im = ax.imshow(Z, extent=extent)
plt.colorbar(im, cax=ax_cb)
ax_cb.yaxis.set_tick_params(labelright=False)
绘制时定位的图像与颜色条 - 一种简单的方法
在这一步中,我们将以一种简单的方式创建一个图像及其颜色条,并在绘制时进行定位。我们将使用 mpl_toolkits.axes_grid1 中的 make_axes_locatable 为坐标轴和颜色条创建一个分隔器。
def demo_locatable_axes_easy(ax):
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable
divider = make_axes_locatable(ax)
ax_cb = divider.append_axes("right", size="5%", pad=0.05)
fig = ax.get_figure()
fig.add_axes(ax_cb)
Z, extent = get_demo_image()
im = ax.imshow(Z, extent=extent)
plt.colorbar(im, cax=ax_cb)
ax_cb.yaxis.tick_right()
ax_cb.yaxis.set_tick_params(labelright=False)
带有固定间距的并排双图像
在这一步中,我们将创建两个并排的图像,并带有固定的间距。我们将使用 mpl_toolkits.axes_grid1 中的 make_axes_locatable 为坐标轴和颜色条创建一个分隔器。
def demo_images_side_by_side(ax):
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable
divider = make_axes_locatable(ax)
Z, extent = get_demo_image()
ax2 = divider.append_axes("right", size="100%", pad=0.05)
fig1 = ax.get_figure()
fig1.add_axes(ax2)
ax.imshow(Z, extent=extent)
ax2.imshow(Z, extent=extent)
ax2.yaxis.set_tick_params(labelleft=False)
绘图
在这一步中,我们将创建一个图形,并为我们要创建的每个图像添加子图。
def demo():
fig = plt.figure(figsize=(6, 6))
## 图 1
## 简单图像和颜色条
ax = fig.add_subplot(2, 2, 1)
demo_simple_image(ax)
## 图 2
## 绘制时定位的图像和颜色条 - 一种复杂的方法
demo_locatable_axes_hard(fig)
## 图 3
## 绘制时定位的图像和颜色条 - 一种简单的方法
ax = fig.add_subplot(2, 2, 3)
demo_locatable_axes_easy(ax)
## 图 4
## 带有固定间距的并排双图像。
ax = fig.add_subplot(2, 2, 4)
demo_images_side_by_side(ax)
plt.show()
总结
在这个实验中,我们学习了如何使用 Matplotlib 绘制图像,以及如何操作坐标轴和颜色条的位置。我们涵盖了创建图像和颜色条的不同方法,以及如何在图形中定位它们。通过从这个实验中获得的知识,你将能够创建更复杂的可视化效果,并根据自己的需求对其进行操作。