Python：matplotlib数据可视化（上）

发布时间：2024-04-29 06:48:03 来源：悲喜交集网 作者：综合

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这里涉及Matplotlib 数据可视化模块的数据多个方面。 Matplotlib 能够创建多数类型的可视图表，如条形图，散点图，条形图，饼图，堆叠图，3D 图和地图图表。

首先，为了实际使用 Matplotlib，我们需要安装它。化上

如果你安装了更高版本的数据 Python，你应该能够打开或终端，然后执行：

注意：如果上面的较短命令不工作，你可能需要执行。

如果在导入时，你会收到类似『无命名模块』和模块名称的可视错误，这意味着你还需要安装该模块。 一个常见的化上问题是缺少名为的模块。 这意味着你需要使用安装。数据

或者，你可以前往 Matplotlib.org 并通过访问下载页面下载适当的可视版本进行安装。 请记住，因为你的化上操作系统为 64 位，你不一定需要 64 位版本的 Python。 如果你不打算尝试 64 位，你可以使用 32 位。数据 打开 IDLE 并阅读顶部。可视 如果它说你是化上 64 位，你就是 64 位，如果它说是 32 位，那么你就是 32 位。 一旦你安装了 Python，你就做好了准备，你可以编写任何你想要的数据逻辑。 我喜欢使用 IDLE 来编程，但你可以随意使用任何你喜欢的可视东西。

这一行导入集成的化上，我们将在整个系列中使用它。 我们将导入为，这是使用的 python 程序的传统惯例。

接下来，我们调用的方法绘制一些坐标。 这个需要许多参数，但前两个是和坐标，我们放入列表。 这意味着，根据这些列表我们拥有 3 个坐标： 和。

在后台『绘制』这个绘图，但绘制了我们想要的一切之后，当我们准备好的时候，我们需要把它带到屏幕上。

这样，应该弹出一个图形。 如果没有，有时它可以弹出，或者你可能得到一个错误。 你的图表应如下所示：

这个窗口是一个 matplotlib 窗口，它允许我们查看我们的图形，以及与它进行交互和访问。 你可以将鼠标悬停在图表上，并查看通常在右下角的坐标。 你也可以使用按钮。 它们可能在不同的位置，但在上图中，这些按钮在左下角。

一旦你开始浏览你的图表，主页按钮会帮助你。 如果你想要返回原始视图，可以单击它。 在浏览图表之前单击此按钮将不会生效。

这些按钮可以像浏览器中的前进和后退按钮一样使用。 你可以单击这些来移回到你之前的位置，或再次前进。

你可以点击平移按钮，之后点击并拖拽你的图表。

缩放按钮可让你单击它，然后单击并拖动出要放大的方形区域。 放大需要左键单击并拖动。 你也可以右键单击并拖动来缩小。

此按钮允许你对图形和绘图配置各种间距选项。 点击它会弹出：

每个蓝色条形都是一个滑块，它允许你调整内边距。 其中有些现在没有任何效果，因为没有任何其他子图。 前四个值调整图形到窗口边缘的边距。 之后和对应于当你绘制多个子图时，它们的水平或竖直间距。

此按钮允许你以各种形式保存图形。

所以这是 matplotlib 的快速介绍，我们之后会涉及更多。

在本教程中，我们将讨论 Matplotlib 中的图例，标题和标签。 很多时候，图形可以不言自明，但是图形带有标题，轴域上的标签和图例，来解释每一行是什么非常必要。

注：轴域（）即两条坐标轴围城的区域。

从这里开始：

这样我们可以画出两个线条，接下来：

在这里，我们绘制了我们已经看到的东西，但这次我们添加另一个参数。 这允许我们为线条指定名称，我们以后可以在图例中显示它。 我们的其余代码为：

使用和，我们可以为这些相应的轴创建标签。 接下来，我们可以使用创建图的标题，然后我们可以使用生成默认图例。 结果图如下：

这个教程中我们会涉及条形图和直方图。我们先来看条形图：

为我们创建条形图。 如果你没有明确选择一种颜色，那么虽然做了多个图，所有的条看起来会一样。 这让我们有机会使用一个新的 Matplotlib 自定义选项。 你可以在任何类型的绘图中使用颜色，例如为绿色，为蓝色，为红色，等等。 你还可以使用十六进制颜色代码，如。

接下来，我们会讲解直方图。 直方图非常像条形图，倾向于通过将区段组合在一起来显示分布。 这个例子可能是年龄的分组，或测试的分数。 我们并不是显示每一组的年龄，而是按照 20 ~ 25，25 ~ 30… 等等来显示年龄。 这里有一个例子：

产生的图表为：

对于，你首先需要放入所有的值，然后指定放入哪个桶或容器。 在我们的例子中，我们绘制了一堆年龄，并希望以 10 年的增量来显示它们。 我们将条形的宽度设为 0.8，但是如果你想让条形变宽，或者变窄，你可以选择其他的宽度。

接下来，我们将介绍散点图。散点图通常用于比较两个变量来寻找相关性或分组，如果你在 3 维绘制则是 3 个。

散点图的一些示例代码：

结果为：

不仅允许我们绘制和，而且还可以让我们决定所使用的标记颜色，大小和类型。 有一堆标记选项，请参阅 Matplotlib 标记文档中的所有选项。

在这篇 Matplotlib 数据可视化教程中，我们要介绍如何创建堆叠图。 堆叠图用于显示『部分对整体』随时间的关系。 堆叠图基本上类似于饼图，只是随时间而变化。

让我们考虑一个情况，我们一天有 24 小时，我们想看看我们如何花费时间。 我们将我们的活动分为：睡觉，吃饭，工作和玩耍。

我们假设我们要在 5 天的时间内跟踪它，因此我们的初始数据将如下所示：

因此，我们的轴将包括变量，即 1, 2, 3, 4 和 5。然后，日期的各个成分保存在它们各自的活动中。 像这样绘制它们：

在这里，我们可以至少在颜色上看到，我们如何花费我们的时间。 问题是，如果不回头看代码，我们不知道什么颜色是什么。 下一个问题是，对于多边形来说，我们实际上不能为数据添加『标签』。 因此，在任何不止是线条，带有像这样的填充或堆叠图的地方，我们不能以固有方式标记出特定的部分。 这不应该阻止程序员。 我们可以解决这个问题：

我们在这里做的是画一些空行，给予它们符合我们的堆叠图的相同颜色，和正确标签。 我们还使它们线宽为 5，使线条在图例中显得较宽。 现在，我们可以很容易地看到，我们如何花费我们的时间。

饼图很像堆叠图，只是它们位于某个时间点。 通常，饼图用于显示部分对于整体的情况，通常以％为单位。 幸运的是，Matplotlib 会处理切片大小以及一切事情，我们只需要提供数值。

在中，我们需要指定『切片』，这是每个部分的相对大小。 然后，我们指定相应切片的颜色列表。 接下来，我们可以选择指定图形的『起始角度』。 这使你可以在任何地方开始绘图。 在我们的例子中，我们为饼图选择了 90 度角，这意味着第一个部分是一个竖直线条。 接下来，我们可以选择给绘图添加一个字符大小的阴影，然后我们甚至可以使用拉出一个切片。

我们总共有四个切片，所以对于，如果我们不想拉出任何切片，我们传入。 如果我们想要拉出第一个切片，我们传入。

最后，我们使用，选择将百分比放置到图表上面。

很多时候，我们想要绘制文件中的数据。 有许多类型的文件，以及许多方法，你可以使用它们从文件中提取数据来图形化。 在这里，我们将展示几种方法。 首先，我们将使用内置的模块加载CSV文件，然后我们将展示如何使用 NumPy（第三方模块）加载文件。

这里，我们打开样例文件，包含以下数据：

接下来，我们使用模块读取数据。 读取器自动按行分割文件，然后使用我们选择的分隔符分割文件中的数据。 在我们的例子中，这是一个逗号。 注意：模块和不需要文件在字面上是一个.csv文件。 它可以是任何具有分隔数据的简单的文本文件。

一旦我们这样做了，我们将索引为 0 的元素存储到列表，将索引为 1 的元素存储到列表中。 之后，我们都设置好了，准备绘图，然后显示数据。

虽然使用 CSV 模块是完全正常的，但使用 NumPy 模块来加载我们的文件和数据，可能对我们更有意义。 如果你没有 NumPy，你需要按下面的步骤来获取它。 为了了解安装模块的更多信息，请参阅 pip 教程。 大多数人应该都能打开命令行，并执行。

如果不能，请参阅链接中的教程。

一旦你安装了 NumPy，你可以编写如下代码：

结果应该是相同的图表。 稍后，当我们加载数据时，我们可以利用 NumPy 为我们做一些更多的工作，但这是教程未来的内容。 就像模块不需要一个特地的一样，函数不要求文件是一个文件，它可以是一个，它甚至可以是一个 python 列表对象。

除了从文件加载数据，另一个流行的数据源是互联网。 我们可以用各种各样的方式从互联网加载数据，但对我们来说，我们只是简单地读取网站的源代码，然后通过简单的拆分来分离数据。

这里有很多步骤。首先，我们看到。 像往常一样导入，然后导入了，然后是用于访问互联网的，然后导入了作为，它对于将日期戳转换为 matplotlib 可以理解的日期很有用。

接下来，我们开始构建我们的函数。在这里，我们首先定义包含股票数据的网址。之后，我们写一些代码来访问该 URL，然后使用读取源代码，之后我们继续解码该数据。如果你使用 Python 2，则不必使用。

然后，我们定义一个空列表，这是我们将要放置股票数据的地方，我们也开始使用变量拆分数据，以换行符拆分。

现在，如果你去看源代码，用替换 URL 中的，像 AAPL 那样，你可以看到大多数页面数据确实是股票定价信息，但有一些头信息我们需要过滤掉。为此，我们使用一些基本的过滤，检查它们来确保每行有 6 个数据点，然后确保术语不在行中。

现在，我们已经解析了数据，并做好了准备。我们将使用 NumPy：

我们在这里所做的是，使用的函数，并将这六个元素解构到六个变量。 这里的第一个参数是，这是我们加载的数据。 然后，我们指定（这里是逗号），然后我们指定我们确实想要在这里解包变量，不是一个变量，而是我们定义的这组变量。 最后，我们使用可选的参数来指定我们要转换的元素（），以及我们打算要怎么做。 我们传递一个名为的函数，它还不存在，但我们下面会编写它。

本教程的重点是将来自 Yahoo finance API 的日期转换为 Matplotlib 可理解的日期。 为了实现它，我们要写一个新的函数，。

此函数接受数据，基于编码来解码数据，然后返回它。

将此应用于我们的程序的其余部分：

如果你绘制 TSLA，结果图应该看起来像这样：

在 Matplotlib 教程中，我们将讨论一些可能的图表自定义。 为了开始修改子图，我们必须定义它们。 我们很快会谈论他们，但有两种定义并构造子图的主要方法。 现在，我们只使用其中一个，但我们会很快解释它们。

现在，修改我们的函数：

为了修改图表，我们需要引用它，所以我们将它存储到变量。 然后我们将定义为图表上的子图。 我们在这里使用，这是获取子图的两种主要方法之一。 我们将深入讨论这些东西，但现在，你应该看到我们有 2 个元组，它们提供了和。 表明这是一个 1×1 网格。 然后表明这个子图的『起点』将为。

接下来，通过我们已经编写的代码来获取和解析数据：

下面，我们这样绘制数据：

现在，由于我们正在绘制日期，我们可能会发现，如果我们放大，日期会在水平方向上移动。但是，我们可以自定义这些刻度标签，像这样：

这将使标签转动到对角线方向。 接下来，我们可以添加一个网格：

然后，其它东西我们保留默认，但我们也可能需要略微调整绘图，因为日期跑到了图表外面。 记不记得我们在第一篇教程中讨论的按钮？ 我们不仅可以以这种方式配置图表，我们还可以在代码中配置它们，以下是我们设置这些参数的方式：

现在，为了防止我们把你遗留在某个地方，这里是完整的代码：

结果为：

在这个 Matplotlib 教程中，我们将介绍如何处理 unix 时间戳的转换，然后在图形中绘制日期戳。 使用 Yahoo Finance API，你会注意到，如果你使用较大的时间间隔，如（一年），你会得到我们一直在使用的日期戳，但如果你使用（10 天），反之你会得到 unix 时间的时间戳。

Unix 时间是 1970 年 1 月 1 日以后的秒数，它是跨程序的标准化时间表示方法。 也就是说，Matplotlib 并不欢迎 unix 时间戳。 这里是你可以使用 Matplotlib 来处理 unix 时间的方式：

所以在这里，我们所做的是 unix 时间的写入处理，并注释掉我们以前的代码，因为我们为之后的使用而保存它。 这里的主要区别是：

这里，我们将时间戳转换为日期戳，然后将其转换为 Matplotlib 想要的时间。

现在，由于某些原因，我的 unix 时间带有另一行包含 6 个元素的数据，并且它包含了术语，因此，在我们解析数据的循环中，我们为你再添加一个需要注意的检查：

现在你的图表应该类似：

这里的所有扁平线条的原因是市场关闭。 有了这个短期数据，我们可以得到日内数据。 所以交易开放时有很多点，然后市场关闭时就没有了，然后又是一堆，然后又是没有。

在本教程中，我们将介绍一些更多的自定义，比如颜色和线条填充。

我们要做的第一个改动是将更改为变量。

现在，让我们来介绍一下如何更改标签颜色。 我们可以通过修改我们的轴对象来实现：

如果我们运行它，我们会看到标签改变了颜色，就像在单词中那样。

接下来，我们可以为要显示的轴指定具体数字，而不是像这样的自动选择：

接下来，我想介绍填充。 填充所做的事情，是在变量和你选择的一个数值之间填充颜色。 例如，我们可以这样：

所以到这里，我们的代码为：

结果为：

填充的一个问题是，我们可能最后会把东西都覆盖起来。 我们可以用透明度来解决它：

现在，让我们介绍条件填充。 让我们假设图表的起始位置是我们开始买入 eBay 的地方。 这里，如果价格低于这个价格，我们可以向上填充到原来的价格，然后如果它超过了原始价格，我们可以向下填充。 我们可以这样做：

会生成：

如果我们想用红色和绿色填充来展示收益/损失，那么与原始价格相比，绿色填充用于上升（注：国外股市的颜色和国内相反），红色填充用于下跌？ 没问题！ 我们可以添加一个参数，如下所示：

这里，我们填充当前价格和原始价格之间的区域，其中当前价格高于原始价格。 我们给予它绿色的前景色，因为这是一个上升，而且我们使用微小的透明度。

我们仍然不能对多边形数据（如填充）应用标签，但我们可以像以前一样实现空线条，因此我们可以：

这向我们提供了一些填充，以及用于处理标签的空线条，我们打算将其显示在图例中。这里完整的代码是：

现在我们的结果是：

欢迎阅读另一个定制教程，在这里我们使用 Matplotlib 讨论边框和水平线条。 有时候你可能想做的事情是改变边框的颜色，或者甚至完全删除它们。

图形的边框基本上是图形的边界，其中有刻度线等东西。为了改变边框的颜色，你可以做一些类似这样的事情：

在这里，我们引用了我们的边框字典，表示我们要调整左边框，然后我们使用方法将颜色设置为，它是青色。

如果我们想删除所有边框怎么办？ 我们可以这样做：

这是非常类似的代码，删除了右边框和上边框。

很难看到我们修改了左边框的颜色，所以让我们通过修改线宽来使它变得很明显：

现在，左边框变成了非常粗也非常显眼的青色。 最后，如果我们想修改刻度参数怎么办？ 假如不想要黑色的日期，我们想要一些橙色的日期？ 没问题！

现在我们的日期是橙色了！ 接下来，让我们来看看我们如何绘制一条水平线。 你当然可以将你创建的一组新数据绘制成一条水平线，但你不需要这样做。 你可以：

所以在这里，我们的整个代码是：

结果为：

在 Matplotlib 教程中，我们将介绍如何在 Matplotlib 中创建开，高，低，关（OHLC）的 K 线图。 这些图表用于以精简形式显示时间序列股价信息。 为了实现它，我们首先需要导入一些模块：

我们引入了，允许我们修改图表底部的信息。 然后我们从模块中引入功能。

现在，我们需要组织我们的数据来和 matplotlib 协作。 如果你刚刚加入我们，我们得到的数据如下：

现在，我们需要构建一个 Python 列表，其中每个元素都是数据。 我们可以修改我们的函数，使其不解构，但随后我们还是希望引用特定的数据点。 我们可以解决这个问题，但是我们最后可能只拥有两个单独的数据集。 为此，我们执行以下操作：

有了这个，我们现在将 OHLC 数据列表存储到我们的变量。 现在我们可以这样绘制：

图表应该是这样：

不幸的是，轴上的数据不是日期戳的形式。 我们可以处理它：

此外，红/黑着色依我看不是最好的选择。 我们应该使用绿色表示上升和红色表示下降。 为此，我们可以：

最后，我们可以将标签设置为我们想要的数量，像这样：

现在，完整代码现在是这样：

结果为：

还要注意，我们从前面的教程中删除了大部分的修改。

在这个 Matplotlib 教程中，我们将讨论样式。 我们用于 Matplotlib 的样式非常相似于用于 HTML 页面的 CSS（层叠样式表）。 正如你在这里可以看到的，我们对图形所做的所有修改都会叠加，而且我们目前只有一个轴域。 我们可以使用循环，至少使代码量降低，但我们也可以在 Matplotlib 中利用这些样式。

样式页的想法是将自定义样式写入文件，然后，为了使用这些更改并将其应用于图形，所有你需要做的就是导入样式，然后使用该特定样式。 这样，让我们假设你发现自己总是改变图形的各种元素。 你不必为每个图表编写 25 ~ 200 行自定义代码，只需将其写入一个样式，然后加载该样式，并以两行应用所有这些更改即可！ 让我们开始吧。

接下来，我们指定要使用的样式。 Matplotlib 已经有了几种样式。

我们可以这样来使用样式：

除了标题，标签的颜色是灰色的，轴域的背景是浅灰色，我们可以立即分辨字体是不同的。 我们还注意到，网格实际上是一个白色的实线。 我们的 K 线图保持不变，主要是因为我们在事后定制它。 在样式中加载时，更改会生效，但如果在加载样式后编写新的自定义代码，你的更改也会生效。

因为我们试图展示样式模块，但是让我们继续，简单绘制几行，并暂且注释掉 K 线图：

会生成：

已经比默认值好多了！

样式的另一个例子是：

你可以这样查看所有的可用样式：

我这里它提供了。

让我们尝试：

现在，如果你想制作自己的风格呢？ 首先，你需要找到样式目录。 为了实现它，如果你知道它在哪里，你可以前往你的 matplotlib 目录，或者你可以找到该目录。 如果你不知道如何找到该目录，你可以执行以下操作：

这至少会告诉你模块的位置。

在 matplotlib 目录中，你需要寻找。 然后在那里，你需要寻找。 在 Windows 上 ，我的完整路径是：。

那里应该显示了所有可用的文件。 你可以编辑、复制或重命名它们，然后在那里修改为你想要的东西。 然后，无论你用什么来命名文件，都要放在中。

在这篇 Matplotlib 教程中，我们将介绍如何创建实时更新图表，可以在数据源更新时更新其图表。 你可能希望将此用于绘制股票实时定价数据，或者可以将传感器连接到计算机，并且显示传感器实时数据。 为此，我们使用 Matplotlib 的动画功能。

最开始：

这里，唯一的新增导入是。 这是一个模块，允许我们在显示之后对图形进行动画处理。

接下来，我们添加一些你熟悉的代码，如果你一直关注这个系列：

现在我们编写动画函数：

我们在这里做的是构建数据，然后绘制它。 注意我们这里不调用。 我们从一个示例文件读取数据，其内容如下：

我们打开上面的文件，然后存储每一行，用逗号分割成和，我们将要绘制它。 然后：

我们运行动画，将动画放到图表中（），运行的动画函数，最后我们设置了 1000 的间隔，即 1000 毫秒或 1 秒。

运行此图表的结果应该像往常一样生成图表。 然后，你应该能够使用新的坐标更新文件。 这样做会生成一个自动更新的图表，如下：

[图片上传失败…(image-3aca35-1558443769838)]

在本教程中，我们将讨论如何向 Matplotlib 图形添加文本。 我们可以通过两种方式来实现。 一种是将文本放置在图表上的某个位置。 另一个是专门注解图表上的绘图，来引起注意。

这里的起始代码是教程 15，它在这里：

所以这里是 Yahoo Finance API 的 eBay 的 OHLC K 线图。 这里我们要讲解的第一件事是向图形添加文本。

在这里，我们需要做一些事情。 首先，我们使用添加文本。 我们使用我们的数据，以坐标形式给出此文本的位置。 首先给出文本的坐标，然后给出要放置的实际文本。 接下来，我们使用参数添加一个数据字典，来使用所用的字体。 在我们的字体字典中，我们将字体更改为，颜色为『深红色』，然后将字体大小更改为 15。这将全部应用于我们的图表上的文本，如下所示：

太棒了，接下来我们可以做的是，注解某个特定的绘图。 我们希望这样做来给出更多的信息。 在 eBay 的例子中，也许我们想解释某个具体绘图，或给出一些关于发生了什么的信息。 在股价的例子中，也许有一些发生的新闻会影响价格。 你可以注解新闻来自哪里，这将有助于解释定价变化。

这里，我们用来注解。 我们首先传递我们想要注解的文本，然后传递我们让这个注解指向的坐标。 我们这样做，是因为当我们注释时，我们可以绘制线条和指向特定点的箭头。 接下来，我们指定的位置。 它可以是像我们用于文本放置的坐标位置，但是让我们展示另一个例子。 它可以为轴域小数，所以我们使用 0.8 和 0.9。 这意味着文本的位置在轴的80％和轴的90％处。 这样，如果我们移动图表，文本将保持在相同位置。

执行它，会生成：

根据你学习这个教程的时间，所指向的点可能有所不同，这只是一个注解的例子，其中有一些合理的想法，即为什么我们需要注解一些东西。

当图表启动时，请尝试单击平移按钮（蓝色十字），然后移动图表。 你会看到文本保持不动，但箭头跟随移动并继续指向我们想要的具体的点。 这很酷吧！

最后一个图表的完整代码：

现在，使用注解，我们可以做一些其他事情，如注解股票图表的最后价格。 这就是我们接下来要做的。

Python:matplotlib数据可视化（下）

参考链接

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