使用 Matplotlib 进行数据可视化 | Python 编程 | 实验

简介

本实验旨在向你介绍使用 Matplotlib 进行数据可视化的基础知识。Matplotlib 是一个广受欢迎的用于 Python 的数据可视化库，它提供了广泛的选项来创建绘图、图表和图形。

虚拟机使用提示

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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。

准备工作

在开始之前，我们需要确保已安装 Matplotlib。你可以使用 pip 通过运行以下命令来安装它：

!pip install matplotlib

安装完成后，我们需要导入该库并设置环境：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

## Fixing random state for reproducibility
np.random.seed(19680801)

## Create new Figure with black background
fig = plt.figure(figsize=(8, 8), facecolor='black')

## Add a subplot with no frame
ax = plt.subplot(frameon=False)

生成随机数据

在这一步中，我们将生成用于创建绘图的随机数据。

## Generate random data
data = np.random.uniform(0, 1, (64, 75))
X = np.linspace(-1, 1, data.shape[-1])
G = 1.5 * np.exp(-4 * X ** 2)

创建折线图

我们将使用上一步生成的随机数据来创建折线图。

## Generate line plots
lines = []
for i in range(len(data)):
    ## Small reduction of the X extents to get a cheap perspective effect
    xscale = 1 - i / 200.
    ## Same for linewidth (thicker strokes on bottom)
    lw = 1.5 - i / 100.0
    line, = ax.plot(xscale * X, i + G * data[i], color="w", lw=lw)
    lines.append(line)

设置界限并移除刻度

在这一步中，我们将设置 y 轴界限并移除绘图中的刻度。

## Set y limit (or first line is cropped because of thickness)
ax.set_ylim(-1, 70)

## No ticks
ax.set_xticks([])
ax.set_yticks([])

添加标题

我们将为绘图添加一个标题。

## 2 part titles to get different font weights
ax.text(0.5, 1.0, "MATPLOTLIB ", transform=ax.transAxes,
        ha="right", va="bottom", color="w",
        family="sans-serif", fontweight="light", fontsize=16)
ax.text(0.5, 1.0, "UNCHAINED", transform=ax.transAxes,
        ha="left", va="bottom", color="w",
        family="sans-serif", fontweight="bold", fontsize=16)

为绘图添加动画效果

现在，我们将通过把数据向右移动并填充新值来为绘图添加动画效果。

import matplotlib.animation as animation

def update(*args):
    ## Shift all data to the right
    data[:, 1:] = data[:, :-1]

    ## Fill-in new values
    data[:, 0] = np.random.uniform(0, 1, len(data))

    ## Update data
    for i in range(len(data)):
        lines[i].set_ydata(i + G * data[i])

    ## Return modified artists
    return lines

## Construct the animation, using the update function as the animation director.
anim = animation.FuncAnimation(fig, update, interval=10, save_count=100)
plt.show()

总结

在本实验中，我们学习了使用 Matplotlib 进行数据可视化的基础知识。我们生成了随机数据，创建了折线图，设置了界限并移除了刻度，添加了标题，还为绘图添加了动画效果。这些只是基础知识，Matplotlib 还提供了更多用于定制和增强可视化效果的选项。

Matplotlib 数据可视化

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