如何在Python中利用matplotlib.pyplot画出函数图详解

Kathy ·

更新时间:2024-11-13

· 1490 次阅读

0、引言

1、绘图

（1）导入所需库

（2）设置函数

（3）plt.figure()

（4）plt.plot（），plt.axhline（），plt.axvline（），plt.axhspan()，plt.axvspan()

（5）设置 x，y 轴的数值范围

（6）设置 x，y 轴的标题文本

（7）设置图例和标题

（8）plt.show()

2运行结果

总结

0、引言

为了让用户能够使用python时，方便地绘制 2D 图表，PYTHON的模块中提供Matplotlib模块中所含的子库pyplot，提供了和 MATLAB 类似的绘图功能。Pyplot 包含一系列绘图函数的相关函数，每个函数会对当前的图像进行一些修改。本文通过绘制三角函数cos()来对其中一些重要函数进行讲解。

1、绘图 （1）导入所需库

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 用于显示中文字符
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

（2）设置函数

t = np.arange(0, 12, 0.01)
s = np.cos(2 * np.pi * t)

（3）plt.figure()

figure()函数用于展开和设置画布相关参数，figure(num, figsize)，num设置为数字时为画布编号，字符串时为画布名；figsize用于设置画布大小（长，宽）。两者不是必须设置的，如果没有，会自动生成合适的结果。还有其他一些参数可以设置，但不常用，就不介绍了，想了解的自行搜索相关内容。

plt.figure(num=1, figsize=(10, 10))

（4）plt.plot（），plt.axhline（），plt.axvline（），plt.axhspan()，plt.axvspan()

plot（）用于绘制点和线

plt.plot(x, y, format_string, **kwargs)，其中：

x:X轴数据，列表或数组，可选

y:Y轴数据，列表或数组

format_string:控制曲线的格式字符串，可选。包括线条的颜色，样式，宽度等

**kwargs:第二组或更多(x,y,format_string)，可画多条曲线

plt.plot(t, s, color='red', ls='-', label='sinx')

plt.axhline（），plt.axvline（）分别用于绘制平行于x轴和y轴的直线，参数设置和plt.plot（）相似。

# 画y=o的直线,平行于x轴；
plt.axhline(y=0, color='green', lw=2, label='分割线')
# 画x=4的直线，平行于y轴；
plt.axvline(x=0, color='b', lw=2, label='分割线2')

plt.axhspan()，plt.axvspan()用于绘制垂直于y轴和x轴的参考区域

# 绘制垂直于x轴的参考区域
plt.axhspan(ymin=0, ymax=.1, facecolor='r', alpha=0.2)
plt.axvspan(xmin=0, xmax=1, facecolor='r', alpha=0.2)

（5）设置 x，y 轴的数值范围

plt.axis([xmin, xmax, ymin, ymax])和plt.xlim(xmin, xmax)，plt.ylim(ymin, ymax)功能相同，用于设置坐标轴范围；plt.xticks(list(range(xmin, xmax, 刻度间距)))，plt.yticks(list(range((ymin, ymax, 刻度间距)))能更加精确地设置自己想要刻度。

# plt.axis([x_min, x_max, y_min, y_max])
# plt.xlim(0, 12)
# plt.ylim(-1, 1)
plt.xticks(list(range(0, 12, 2)))
plt.yticks(list(range(-1, 2, 1)))

（6）设置 x，y 轴的标题文本

plt.xlabel('x轴')
plt.ylabel('y轴')

（7）设置图例和标题

plt.legend()'
plt.title("正弦函数")

plt.legend()要想正常实现功能效果，plt.plot（）中label必须设置。

（8）plt.show()

必须有的函数。在关闭show()函数弹出的图像窗口前，show()函数后面的代码不会运行，直到用户关闭图像窗口，才会继续。
完整代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 用于显示中文字符
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# 预设参数
t = np.arange(0, 12, 0.01)
s = np.cos(2 * np.pi * t)
s2 = np.sin(2 * np.pi * t)
# 打开一个画布
plt.figure(num=1, figsize=(10, 10))
# 画函数线，没有label，图例旧无法显示
plt.plot(t, s, color='red', ls='-', label='cosx', )
# 画y=o的直线,平行于x轴；
plt.axhline(y=0, color='green', lw=2, label='分割线')
# 画x=4的直线，平行于y轴；
plt.axvline(x=0, color='b', lw=2, label='分割线2')
# 绘制垂直于x轴的参考区域
plt.axhspan(ymin=0, ymax=.1, facecolor='r', alpha=0.2)
plt.axvspan(xmin=0, xmax=1, facecolor='r', alpha=0.2)
# 设置 x，y 轴的数值范围
# plt.axis([x_min, x_max, y_min, y_max])
# plt.xlim(0, 12)
# plt.ylim(-1, 1)
plt.xticks(list(range(0, 12, 2)))# 可调刻度
plt.yticks(list(range(-1, 2, 1)))
# 设置 x，y 轴的标题文本
plt.xlabel('x轴')
plt.ylabel('y轴')
# 设置图例
#plt.legend(loc='upper left', bbox_to_anchor=(0.2, 0.95))
plt.legend()
plt.title("正弦函数")
# 在关闭show()函数弹出的图像窗口前，show()函数后面的代码不会运行，直到用户关闭图像窗口，才会继续。
plt.show()

2运行结果