Python 科学计算 数学基础笔记

2.1简单图

matplotlib 图例Matplotlib tutorial 中文版一份非常好的Matplotlib 教程

# 导入 matplotlib 的所有内容（nympy 可以用 np 这个名字来使用）

from pylab import *



# 创建一个 8 * 6 点（point）的图，并设置分辨率为 80

figure(figsize=(8,6), dpi=80)



# 创建一个新的 1 * 1 的子图，接下来的图样绘制在其中的第 1 块（也是唯一的一块）

subplot(1,1,1)



X = np.linspace(-3*np.pi, 3*np.pi, 256,endpoint=True)

C,S = np.cos(X), np.sin(X)



# 绘制余弦曲线，使用蓝色的、连续的、宽度为 3 （像素）的线条

plot(X, C, color="b", linewidth=5.0, linestyle="--")



# 绘制正弦曲线，使用绿色的、连续的、宽度为 3 （像素）的线条

plot(X, S, color="r", linewidth=5.0, linestyle=":")



# 设置横轴的上下限

xlim(-3*pi,3*pi)



# 设置横轴记号

xticks([ -3*np.pi,-5*np.pi/2,-2*np.pi,-3*np.pi/2,-np.pi, -np.pi/2, 0, np.pi/2, np.pi,3*np.pi/2,2*np.pi,5*np.pi/2,3*np.pi],

       [r'$-3\pi$',r'$-5\pi/2$',r'$-2\pi$',r'$-3\pi/2$',r'$-\pi$', r'$-\pi/2$', r'$0$', r'$+\pi/2$', r'$+\pi$',r'$3\pi/2$',r'$2\pi$',r'$5\pi/2$',r'$3\pi$'])

#记号现在没问题了，不过标签却不大符合期望。我们可以把 3.1423.142 当做是 ππ，但毕竟不够精确。

#当我们设置记号的时候，我们可以同时设置记号的标签。注意这里使用了 LaTeX。

# 设置纵轴的上下限

ylim(S.min()*1.1,S.max()*1.1)



# 设置纵轴记号

yticks(np.linspace(-1,1,5,endpoint=True))

ax = gca()

ax.spines['right'].set_color('none')

ax.spines['top'].set_color('none')

ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')

ax.spines['bottom'].set_position(('data',0))

ax.yaxis.set_ticks_position('left')

ax.spines['left'].set_position(('data',0))

#移动脊柱

#坐标轴线和上面的记号连在一起就形成了脊柱（Spines，一条线段上有一系列的凸起，是不是很像脊柱骨啊~），它记录了数据区域的范围。它们可以放在任意位置，不过至今为止，我们都把它放在图的四边。

#实际上每幅图有四条脊柱（上下左右），为了将脊柱放在图的中间，我们必须将其中的两条（上和右）设置为无色，然后调整剩下的两条到合适的位置——数据空间的 0 点。

# 以分辨率 72 来保存图片

# savefig("exercice_2.png",dpi=72)

plot(X, C, color="blue", linewidth=2.5, linestyle="--", label="cosine")

plot(X, S, color="red",  linewidth=2.5, linestyle=":", label="sine")



legend(loc='upper left')

#添加图例



t = 2*np.pi/3

plot([t,t],[0,np.cos(t)], color ='blue', linewidth=2.5, linestyle="--")

scatter([t,],[np.cos(t),], 50, color ='blue')



annotate(r'$\sin(\frac{2\pi}{3})=\frac{\sqrt{3}}{2}$',

         xy=(t, np.sin(t)), xycoords='data',

         xytext=(+10, +30), textcoords='offset points', fontsize=16,

         arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))



plot([t,t],[0,np.sin(t)], color ='red', linewidth=2.5, linestyle="--")

scatter([t,],[np.sin(t),], 50, color ='red')



annotate(r'$\cos(\frac{2\pi}{3})=-\frac{1}{2}$',

         xy=(t, np.cos(t)), xycoords='data',

         xytext=(-90, -50), textcoords='offset points', fontsize=16,

         arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))

#给一些特殊点做注释



#我们希望在 2π/32π/3 的位置给两条函数曲线加上一个注释。首先，我们在对应的函数图像位置上画一个点；然后，向横轴引一条垂线，以虚线标记；最后，写上标签。

#我们在图的左上角添加一个图例。为此，我们只需要在 plot 函数里以「键 - 值」的形式增加一个参数。

for label in ax.get_xticklabels() + ax.get_yticklabels():

    label.set_fontsize(16)

    label.set_bbox(dict(facecolor='white', edgecolor='None', alpha=0.65 ))

#精益求精

#坐标轴上的记号标签被曲线挡住了，作为强迫症患者（雾）这是不能忍的。我们可以把它们放大，然后添加一个白色的半透明底色。这样可以保证标签和曲线同时可见。

# 在屏幕上显示

show()