Python常見庫matplotlib之多個子圖繪圖

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系列文章目錄

第一章 Python常見庫matplotlib之畫圖文字的中文顯示
第二章 Python常見庫matplotlib之畫圖中各個模塊的含義及修改方式
第三章 Python常見庫matplotlib之多個子圖繪圖

前言

前兩章介紹了單張圖的繪圖操作，這一章介紹下在一張圖中畫多個圖的操作。我們把前一篇的程序稍微改動一下，上一篇中是將正弦函數(shù)和余弦函數(shù)畫在一張圖中，這一次我們將兩個曲線分別畫在不同的子圖中。
完整程序如下所示：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.font_manager as fm

# 指定字體
font_path = 'SIMSUN.TTC'
font_prop = fm.FontProperties(fname=font_path, size=12)

en_font_path = 'TIMES.TTF'
en_font_prop = fm.FontProperties(fname=en_font_path, size=12)

x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(8, 6))

ax1.plot(x, y1, label=u'正弦曲線', color='blue')
ax1.set_ylabel('正弦值', fontproperties=font_prop)
ax1.set_xlabel('橫軸', fontproperties=font_prop)
ax1.set_title('正弦函數(shù)', fontproperties=font_prop)

plt.subplots_adjust(hspace=0.6) # 調(diào)整子圖之間的距離

ax2.plot(x, y2, label=u'余弦曲線', color='red')
ax2.set_ylabel('余弦值', fontproperties=font_prop)
ax2.set_xlabel('橫軸', fontproperties=font_prop)
ax2.set_title('余弦函數(shù)', fontproperties=font_prop)

plt.suptitle('函數(shù)', fontproperties=font_prop)

ax1.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=10, direction='in', bottom=True)
ax2.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=10, direction='in')
# ax1.xaxis.set_tick_params(which='both', labelbottom=True)
# ax1.yaxis.set_tick_params(which='both', labelleft=True)
for tick in ax1.get_xticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)
for tick in ax1.get_yticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)
for tick in ax2.get_xticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)
for tick in ax2.get_yticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)

ax1.legend(loc='upper right', fontsize=12, edgecolor='black', fancybox=False, framealpha=1, prop=font_prop)
ax2.legend(loc='upper right', fontsize=12, edgecolor='black', fancybox=False, framealpha=1, prop=font_prop)

plt.show()

上述的代碼顯示結(jié)果是：
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下面我們開始對代碼一段段分析。

一、多張子圖的參數(shù)設(shè)置

1. 子圖（subplots）

下面的代碼就是先進(jìn)行子圖設(shè)置。

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(10, 6))

第一個參數(shù)為2，表示子圖行的排布方式，為2行
第二個參數(shù)為1，表示子圖列的排布方式，為1列
figsize的參數(shù)為（10，6），表示最終圖的總像素數(shù)為1000*600。也就是說第一個值為寬，第二個值為高，分別乘以100后，即為生成最終圖的寬高。

除了上面描述的幾種參數(shù)以外，還有下面的可選參數(shù)：

參數(shù)	含義
squeeze	是否壓縮返回的子圖網(wǎng)格數(shù)組，如果為 True，則當(dāng) nrows=1 且 ncols=1 時，返回的是單個 Axes 實例，而不是一個包含單個 Axes 實例的數(shù)組。
subplot_kw	傳遞給每個子圖的關(guān)鍵字參數(shù)字典。
gridspec_kw	傳遞給 GridSpec 的關(guān)鍵字參數(shù)字典。
sharex	是否共享 x 軸的限制范圍?？蛇x值為 ‘none’、‘a(chǎn)ll’ 或 ‘row’。
sharey	是否共享 y 軸的限制范圍。可選值為 ‘none’、‘a(chǎn)ll’ 或 ‘col’。

2. 子圖y軸坐標(biāo)說明（set_ylabel），子圖x軸坐標(biāo)說明（set_xlabel），設(shè)置子圖標(biāo)題（set_title）

與單一圖像不同的是，有子圖的情況下，我們對子圖設(shè)置坐標(biāo)名稱和子圖名稱時調(diào)用的名字前面要加上set_。

ax1.plot(x, y1, label=u'正弦曲線', color='blue')
ax1.set_ylabel('正弦值', fontproperties=font_prop)
ax1.set_xlabel('橫軸', fontproperties=font_prop)
ax1.set_title('正弦函數(shù)', fontproperties=font_prop)

可以設(shè)置的參數(shù)在下面的對應(yīng)列表中，上面程序中的'正弦值'，'橫軸'就是下面的參數(shù)label。

參數(shù)	含義
label	標(biāo)簽的文本內(nèi)容。
fontsize(size)	標(biāo)簽的字體大小。
fontweight	標(biāo)簽的字體粗細(xì)，通常為 ‘bold’ 或 ‘normal’，是否有變化還要看字體文件本身是否支持
color	標(biāo)簽的字體顏色，可以是顏色名稱、十六進(jìn)制碼或 RGB 元組。
rotation	標(biāo)簽的旋轉(zhuǎn)角度，通常為 0（水平）或 90（垂直）。
va	標(biāo)簽的垂直對齊方式，可選值包括 ‘top’、‘center’ 或 ‘bottom’。
ha	標(biāo)簽的水平對齊方式，可選值包括 ‘center’、‘left’ 或 ‘right’

3. 圖片總標(biāo)題（suptitle）

設(shè)置圖的總名稱需要調(diào)用suptitle函數(shù)實現(xiàn)。suptitle是super title的縮寫，其實就是總標(biāo)題，下文參數(shù)表格中的超級標(biāo)題即總標(biāo)題。

plt.suptitle('函數(shù)', fontproperties=font_prop)

suptitle可以設(shè)置參數(shù)如下表所示，本例中‘函數(shù)’就是參數(shù)中的t。

參數(shù)	含義
t	超級標(biāo)題的文本內(nèi)容。
x	超級標(biāo)題的 x 坐標(biāo)，通常為 0.5，即位于子圖網(wǎng)格的中央。這個值是一個百分比，左邊為0，右邊為1。0.5就是處于圖像正中間。
y	超級標(biāo)題的 y 坐標(biāo)，默認(rèn)值為 0.98，即位于子圖網(wǎng)格的頂部。這個值是一個百分比，頂部為1，底部為0。0.98就是這個圖像高度的98%的位置。
fontsize(size)	超級標(biāo)題的字體大小。
fontweight	超級標(biāo)題的字體粗細(xì)，通常為 ‘bold’ 或 ‘normal’。
color	超級標(biāo)題的字體顏色，可以是顏色名稱、十六進(jìn)制碼或 RGB 元組。
ha	超級標(biāo)題的水平對齊方式，可選值包括 ‘center’、‘left’ 或 ‘right’。
va	超級標(biāo)題的垂直對齊方式，可選值包括 ‘top’、‘center’ 或 ‘bottom’

4. 刻度參數(shù)設(shè)置（tick_parms）

ax1.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=10, direction='in', bottom=True)
ax2.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=10, direction='in')

常見的使用到的參數(shù)如下表所示

參數(shù)	含義
axis	指定要設(shè)置哪個坐標(biāo)軸的刻度線和標(biāo)簽屬性，可選值為 ‘x’、‘y’ 或 ‘both’
which	指定要設(shè)置哪些刻度線和標(biāo)簽屬性，可選值為 ‘major’（主刻度線和標(biāo)簽）、‘minor’（次刻度線和標(biāo)簽）或 ‘both’（主刻度線和標(biāo)簽以及次刻度線和標(biāo)簽）
direction	指定刻度線的方向，可選值為 ‘in’（向內(nèi)）、‘out’（向外）或 ‘inout’（內(nèi)外均有）
length	指定刻度線的長度（單位為點）
width	指定刻度線的寬度（單位為點）
color	指定刻度線和標(biāo)簽的顏色
pad	指定刻度標(biāo)簽與刻度線之間的間距（單位為點）
labelsize	指定刻度標(biāo)簽的字號大小（單位為點）
labelcolor	指定刻度標(biāo)簽的顏色
bottom、top、left、right	分別指定四個邊框上的刻度線和標(biāo)簽屬性，這些值都是布爾屬性，默認(rèn)bottom和left是True，top和right是False

把上面的tick_params中的參數(shù)修改下，添加下表中的一些參數(shù)，如下面所示

ax1.tick_params(axis='both', which='major', labelsize=10, direction='in', width=5, pad=10, top=True, left=False, right=True, labelcolor='green')

顯示出的圖就變了，我是隨便加了些，內(nèi)容反而顯的雜亂了，其目的主要是為了測試。
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5. 刻度標(biāo)簽的字體（get_xticklabels）（set_fontproperties）

關(guān)于刻度標(biāo)簽的很多參數(shù)，在tick_params中其實就可以設(shè)置了，比如說color，pad，labelsize，labelcolor。但唯獨這個字體的格式的設(shè)置比較特殊，需要按下面的代碼進(jìn)行修改

for tick in ax1.get_xticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)
for tick in ax1.get_yticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)
for tick in ax2.get_xticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)
for tick in ax2.get_yticklabels():
    tick.set_fontproperties(en_font_prop)

上面的代碼實現(xiàn)的是對子圖1和子圖2的x軸刻度標(biāo)簽和y軸刻度標(biāo)簽的修改，總共要做四次，修改成新羅馬體。
get_xticklabels 是 Matplotlib 中用于獲取 x 軸刻度標(biāo)簽的方法。這個方法沒有參數(shù)可以設(shè)置，它返回的是一個包含 Text 對象的列表，每個 Text 對象代表一個 x 軸刻度標(biāo)簽，可以通過調(diào)用 Text 對象的方法不僅可以用來設(shè)置刻度標(biāo)簽的字體，還可以設(shè)置刻度標(biāo)簽的屬性，例如字體大小、顏色、旋轉(zhuǎn)角度等，等于是通過for循環(huán)遍歷來一個個設(shè)置刻度標(biāo)簽。

以下是一些常用的 Text 對象方法及其含義：

對象方法	含義
set_text(text)	設(shè)置刻度標(biāo)簽的文本內(nèi)容。
set_fontsize(size)	設(shè)置刻度標(biāo)簽的字號大小。
set_color(color)	設(shè)置刻度標(biāo)簽的顏色。
set_rotation(angle)	設(shè)置刻度標(biāo)簽的旋轉(zhuǎn)角度（單位為度）。
set_ha(ha)	設(shè)置刻度標(biāo)簽的水平對齊方式，可選值為 ‘left’、‘center’ 或 ‘right’。
set_va(va)	設(shè)置刻度標(biāo)簽的垂直對齊方式，可選值為 ‘top’、‘center’ 或 ‘bottom’。