精通 Matplotlib 阶梯直方图

简介

Matplotlib 是 Python 中的一个数据可视化库。它被广泛用于创建各种可视化图表，如折线图、散点图、柱状图、直方图等等。本教程将专注于使用 Matplotlib 创建分步直方图。

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导入必要的库和模块

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from matplotlib.patches import StepPatch

准备数据

np.random.seed(0)
h, edges = np.histogram(np.random.normal(5, 3, 5000),
                        bins=np.linspace(0, 10, 20))

创建一个简单的阶梯直方图

plt.stairs(h, edges, label='Simple histogram')
plt.legend()
plt.show()

修改阶梯直方图的基线

plt.stairs(h, edges + 5, baseline=50, label='Modified baseline')
plt.legend()
plt.show()

创建一个没有边界的阶梯直方图

plt.stairs(h, edges + 10, baseline=None, label='No edges')
plt.legend()
plt.show()

创建一个填充直方图

plt.stairs(np.arange(1, 6, 1), fill=True,
              label='Filled histogram\nw/ automatic edges')
plt.legend()
plt.show()

创建一个带阴影线的直方图

plt.stairs(np.arange(1, 6, 1)*0.3, np.arange(2, 8, 1),
              orientation='horizontal', hatch='//',
              label='Hatched histogram\nw/ horizontal orientation')
plt.legend()
plt.show()

创建一个 StepPatch 艺术家对象

patch = StepPatch(values=[1, 2, 3, 2, 1],
                  edges=range(1, 7),
                  label=('Patch derived underlying object\n'
                         'with default edge/facecolor behaviour'))
plt.gca().add_patch(patch)
plt.xlim(0, 7)
plt.ylim(-1, 5)
plt.legend()
plt.show()

创建堆叠直方图

A = [[0, 0, 0],
     [1, 2, 3],
     [2, 4, 6],
     [3, 6, 9]]

for i in range(len(A) - 1):
    plt.stairs(A[i+1], baseline=A[i], fill=True)
plt.show()

比较 `.pyplot.step` 和 `.pyplot.stairs`

bins = np.arange(14)
centers = bins[:-1] + np.diff(bins) / 2
y = np.sin(centers / 2)

plt.step(bins[:-1], y, where='post', label='step(where="post")')
plt.plot(bins[:-1], y, 'o--', color='grey', alpha=0.3)

plt.stairs(y - 1, bins, baseline=None, label='stairs()')
plt.plot(centers, y - 1, 'o--', color='grey', alpha=0.3)
plt.plot(np.repeat(bins, 2), np.hstack([y[0], np.repeat(y, 2), y[-1]]) - 1,
         'o', color='red', alpha=0.2)

plt.legend()
plt.title('step() vs. stairs()')
plt.show()

总结

本教程涵盖了使用Matplotlib创建阶梯直方图的基础知识。我们学习了如何创建简单的阶梯直方图、修改直方图的基线、创建填充和带阴影线的直方图以及创建堆叠直方图。我们还比较了 .pyplot.step 和 .pyplot.stairs 之间的差异。

Matplotlib 阶梯直方图教程

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