Python 数据可视化：学习如何用 Matplotlib 绘制图形！

数据可视化是现代数据科学的一个重要分支，而 Python 作为一门高级编程语言，拥有一些功能强大的数据可视化库，其中 Matplotlib 是其中最受欢迎的一款库之一。Matplotlib 可以绘制各种类型的图形，包括线图、散点图、柱状图、饼图等，因此 Matplotlib 成为了数据可视化方面必备的工具之一。

在本文中，我们将学习如何使用 Matplotlib 绘制图形。我们将讨论如何导入和使用 Matplotlib、如何创建一个简单的绘图、如何进行基本的图形调整以及如何将图形保存为文件。

首先，让我们来看看如何导入和使用 Matplotlib。

导入和使用 Matplotlib

Matplotlib 可以通过 pip 安装，输入以下命令即可安装：

```
pip install matplotlib
```

安装完成后，我们需要导入 Matplotlib，代码如下：

```python
import matplotlib.pyplot as plt
```

这条语句将 Matplotlib 导入，并且给它起了一个别名 plt。这个别名是 Matplotlib 中常用的，因为它可以减少我们输入的代码量，同时也是可读性好的。

绘制一个简单的图形

现在我们已经知道如何导入 Matplotlib，让我们绘制一个简单的图形吧。下面的代码将绘制一个简单的线图：

```python
import matplotlib.pyplot as plt

# 创建 x 和 y 数据
x = [1, 2, 3, 4]
y = [1, 4, 9, 16]

# 绘制线图
plt.plot(x, y)

# 显示图形
plt.show()
```

这段代码中，我们首先创建了 x 和 y 数组，它们是我们将要在图形中使用的数据。接下来，我们使用 plt.plot() 函数绘制图形，该函数接受两个参数，分别是 x 和 y 数组。最后，我们使用 plt.show() 函数来显示图形。

如果一切正常，你应该可以看到一个简单的线图，如下所示：

![image-20210622152944658](https://gitee.com/AmosWoo/picBed/raw/master/image-20210622152944658.png)


图形的基本调整

现在我们已经知道如何绘制一个简单的图形，让我们来看看如何进行基本的图形调整。

设置图形标题：

我们可以使用 plt.title() 函数来为图形添加一个标题，代码如下：

```python
plt.title('Square Numbers')
```

这条语句将图形的标题设置为 Square Numbers。

设置坐标轴标签：

我们可以使用 plt.xlabel() 和 plt.ylabel() 函数来为 x 和 y 轴添加标签，代码如下：

```python
plt.xlabel('Value')
plt.ylabel('Square')
```

这条语句将 x 轴标记为 Value，将 y 轴标记为 Square。

设置坐标轴范围：

我们可以使用 plt.axis() 函数来设置坐标轴的范围，代码如下：

```python
plt.axis([0, 5, 0, 20])
```

这条语句将 x 轴范围设置为 0 到 5，将 y 轴范围设置为 0 到 20。

标注数据：

我们可以使用 plt.text() 函数来在图形中添加文字注释，代码如下：

```python
plt.text(3, 14, 'Square of 4 is 16')
```

这条语句将“Square of 4 is 16”这个文本注释添加到图形的 (3, 14) 位置处。

保存图形到文件

最后，我们可以使用 plt.savefig() 函数将图形保存到文件中，代码如下：

```python
plt.savefig('squares.png', bbox_inches='tight')
```

这条语句将图形保存为名为 squares.png 的文件，并将周围的空白区域裁剪掉。

完整的程序

下面是我们所学到的所有东西的完整程序：

```python
import matplotlib.pyplot as plt

# 创建 x 和 y 数据
x = [1, 2, 3, 4]
y = [1, 4, 9, 16]

# 绘制线图
plt.plot(x, y)

# 设置图形标题和坐标轴标签
plt.title('Square Numbers')
plt.xlabel('Value')
plt.ylabel('Square')

# 设置坐标轴范围
plt.axis([0, 5, 0, 20])

# 标注数据
plt.text(3, 14, 'Square of 4 is 16')

# 保存图形到文件
plt.savefig('squares.png', bbox_inches='tight')

# 显示图形
plt.show()
```

总结

在本文中，我们学习了如何使用 Matplotlib 绘制图形，包括导入和使用 Matplotlib、绘制简单的图形、进行基本的图形调整以及将图形保存到文件中。Matplotlib 提供了很多功能强大的图形绘制选项，我们只是简单介绍了一些基本的功能。如果您想深入了解 Matplotlib，建议您查看 Matplotlib 的官方文档。