matplotlib基礎1:繪圖基本屬性設置 -- xticks(loc,labels)格式化轉義標記

matplotlib繪圖基本屬性設置:

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Tue Jul 24 15:11:36 2018

@author: Administrator
"""

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 1000)   # 均勻分佈的1000個數 endpoint=False
cos_y = np.cos(x) / 2
sin_y = np.sin(x)

# 初始值(x0,y0)
x0 = np.pi * 3 / 4 
x1 = -np.pi * 4 / 5
y0_cos = np.cos(x0) / 2
y1_sin = np.sin(x1)

# text內容
text_cont = 'This is a test!'

# 設置圖形對象 :窗口
plt.figure('Figure Object 1',       # 圖形對象名稱  窗口左上角顯示
           figsize = (8, 6),        # 窗口大小
           dpi = 120,               # 分辨率
           facecolor = 'lightgray', # 背景色
           )

# 設置座標軸邊界 xlim ylim
plt.xlim(x.min() * 1.1, x.max() * 1.1)
plt.ylim(sin_y.min() * 1.1, sin_y.max() * 1.1)

# 設置title
plt.title('Function Curve', fontsize=14)


# ************************ 座標軸刻度:start *****************************
# 方法1:設置刻度值即座標軸刻度 xticks yticks
plt.xticks([-np.pi, -np.pi / 2, 0, np.pi / 2, np.pi * 3 / 4,
           np.pi],
          [r'$-\pi$', r'$-\frac{\pi}{2}$', r'$0$',
           r'$\frac{\pi}{2}$', r'$\frac{3\pi}{4}$',
           r'$\pi$'])
# 格式化轉義 字符串首尾 r'$...$' (matplotlib中)
# xticks(loc, labels): labels 格式化轉義方法 r'$-\frac{\pi}{2}$' 留意分數的表示方式
# pi需要轉義才能顯示爲字符 pai. 若$-pi$ 則直接顯示-pi
# 如果沒有第二個[]參數,刻度值顯示如-3.142, -1.571...等浮點數,而不是-pi
plt.yticks([-1, -0.5, 0.5, 1])  # == ax.set_yticks([-1, -0.5, 0.5, 1])

# 方法2:設置座標軸刻度
# ax.set_yticks([-1, -0.5, 0.5, 1]  # 等價於 plt.yticks([-1, -0.5, 0.5, 1])
# ax.set_xticks([-np.pi, -np.pi / 2, 0, np.pi / 2, np.pi * 3 / 4,
#           np.pi],[r'$-\pi$', r'$-\frac{\pi}{2}$',r'$0$',
#           r'$\frac{\pi}{2}$', r'$\frac{3\pi}{4}$',#r'$\pi$']) # 顯示 -3,-2,-1

# 獲取當前座標軸 
ax = plt.gca()

# 方法3:座標刻度定位器 axis :ax.x[y]axis.set_major[minor]_locator(locator)
# 與(plt.xticks , plt.yticks)和 (ax.set_xticks和ax.set_yticks)一樣功能
# ax.yaxis.set_major_locator(plt.MaxNLocator(nbins=5, steps=[1, 3, 5, 7, 9]))   # 面元劃分 4段數據
# ax.yaxis.set_minor_locator(plt.MultipleLocator(0.5))        # 次刻度間隔
'''locator類型:
        'plt.NullLocator()',
        'plt.MaxNLocator(nbins=5, steps=[1, 3, 5, 7, 9])',   # nbin=5:面元邊界個數即4個buckt steps不知道啥意思
        'plt.FixedLocator(locs=[0, 2.5, 5, 7.5, 10])',       # 直接指定刻度值位置 
        'plt.AutoLocator()',                                 # 自動分配刻度值位置
        'plt.IndexLocator(offset=0.5, base=1.5)',            # 面元寬度(間隔)1.5,從0.5開始
        'plt.MultipleLocator()',                             # 可以自由自定刻度間隔
        'plt.LinearLocator(numticks=21)',                    # 線性劃分20等分,21個刻度
        'plt.LogLocator(base=2, subs=[1.0])']                # 對數定位器
'''

# 設置座標軸的刻度參數
plt.tick_params(labelsize=10)       # NOTE: 不是fontsize, 是labelsize
# ************************ 座標軸刻度:end *****************************


# 移動座標軸:設置零點在座標軸的位置 ,set_position(tuple) 元素爲tuple
ax.spines['left'].set_position(('data',0))   # data 表示position是相對於數據座標系
ax.yaxis.set_ticks_position('left')     # y軸'right': 刻度值顯示在right座標軸上
ax.spines['bottom'].set_position(('data',0))
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')   # x軸top:ticks值顯示在top座標軸上

# 隱藏top和right邊框
ax.spines['right'].set_color('none')
ax.spines['top'].set_color('none')

plt.plot(x, cos_y,
         linestyle='-', 
         linewidth=2,
         color='dodgerblue', 
         label=r'$y=\frac{1}{2}$cos(x)')  # r'$..$'外部不需要引號

plt.plot(x, sin_y, 
         linestyle='-',         # 線型
         linewidth=2,           # 線寬
         color='orangered', 
         label=r'$y=sin(x)$')       # label:legend顯示的內容

# 設置圖例legend, 可以直接設置在plt.plot的label屬性中,然後plt.lengend()顯示
# loc順序: “先上中下,再左中右” 默認上左, shadow default: False
plt.legend(loc='upper left',shadow=False, fontsize=12)

# 網格 grid參數
plt.grid(color = 'y', linestyle=':', linewidth=1)

# scatter
plt.scatter([x0, x1],[y0_cos, y1_sin],       # 兩個點的座標
            s = 60,     # fontsize
            edgecolor='limegreen',  # 散點邊緣色
            facecolor='purple',      # 散點填充色
            zorder=3                # Z序 ,圖層順序
            )

# 兩點間的線段
plt.plot([x0, x1],[y0_cos, y1_sin],
         linestyle='--',
         color='limegreen',
         alpha=0.4,            # 透明度 0~1
         marker='o',           # 點樣式
         markersize=6 
         )

# 對點(x0,y0)備註文本
plt.annotate(
        r'$\frac{1}{2}cos(\frac{3\pi}{4}) = -\frac{\sqrt{2}}{4}$',  # 備註文本
        xy = (x0, y0_cos),     # 目標位置
        xycoords = 'data',     # 目標座標系:相對於數據座標系
        xytext = (-70, -35),   # 文本位置,偏移量,textcoords = 'offset points' 相對於目標點
        textcoords = 'offset points',        # 相對於目標點爲原點的座標系偏移
        fontsize = 14,
        arrowprops = dict(arrowstyle='->',          # 箭頭樣式, '-|>' '->'
                          connectionstyle='arc3, rad=.2')         # 箭頭屬性
        )

# plt.text: Add text to the axes.
# Add the text s to the axes at location x, y in data coordinates
plt.text(-2,
         0.5, 
         'Content:%s' % text_cont,      # 文本內容 , 可格式化方式
         fontsize = 10,
         ha='center', 
         va='center',
         alpha=0.5,
         color = 'r'
        )   

# 顯示圖像
plt.show()

'''
plot(*args, **kwargs)
    Plot y versus x as lines and/or markers.
    Call signatures:
        plot([x], y, [fmt], data=None, **kwargs)
        plot([x], y, [fmt], [x2], y2, [fmt2], ..., **kwargs)
'''

這裏寫圖片描述

NOTE: 注意用法和格式:
1、格式化轉義書寫格式:

mp.xticks([-np.pi, -np.pi / 2, 0, np.pi / 2, np.pi * 3 / 4,
           np.pi],
          [r'$-\pi$', r'$-\frac{\pi}{2}$', r'$0$',
           r'$\frac{\pi}{2}$', r'$\frac{3\pi}{4}$',
           r'$\pi$'])
# 格式化轉義  字符串首尾 r'$...$') (matplotlib中)
# xticks(loc, labels): labels 格式化轉義方法 r'$-\frac{\pi}{2}$'
# pi需要轉義才能顯示爲字符 pai. 若$-pi$ 則直接顯示-pi
# 如果沒有第二個[]參數,刻度值顯示如-3.142, -1.571...等浮點數,而不是-pi

2、刻度定位器與格式(Tick Locator)
參考鏈接:matplotlib命令與格式:tick座標軸主副刻度設置

定義主刻度變量

xmajorLocator = MultipleLocator(20) #將x主刻度標籤設置爲20的倍數
xmajorFormatter = FormatStrFormatter('%5.1f') #設置x軸標籤文本的格式
ymajorLocator = MultipleLocator(0.5) #將y軸主刻度標籤設置爲0.5的倍數
ymajorFormatter = FormatStrFormatter('%1.1f') #設置y軸標籤文本的格式

設置主刻度標籤的位置,標籤文本的格式

ax.xaxis.set_major_locator(xmajorLocator)
ax.xaxis.set_major_formatter(xmajorFormatter)
ax.yaxis.set_major_locator(ymajorLocator)
ax.yaxis.set_major_formatter(ymajorFormatter)

修改次刻度

xminorLocator = MultipleLocator(5) #將x軸次刻度標籤設置爲5的倍數
yminorLocator = MultipleLocator(0.1) #將此y軸次刻度標籤設置爲0.1的倍數

設置次刻度標籤的位置,沒有標籤文本格式

ax.xaxis.set_minor_locator(xminorLocator)
ax.yaxis.set_minor_locator(yminorLocator)

刪除座標軸的刻度顯示

ax.yaxis.set_major_locator(plt.NullLocator()) 
ax.xaxis.set_major_formatter(plt.NullFormatter()) 

涉及日期格式的locator簡述

ax.xaxis.set_major_locator(md.WeekdayLocator(byweekday=md.MO))
ax.xaxis.set_minor_locator(md.DayLocator())
ax.xaxis.set_major_formatter(md.DateFormatter('%d %b %Y'))

NOTE1:
Python only supports :mod:datetime :func:strftime formatting for years greater than 1900

class DateFormatter(ticker.Formatter):
    """
    Tick location is seconds since the epoch.  Use a :func:`strftime`
    format string.
    Python only supports :mod:`datetime` :func:`strftime` formatting
    for years greater than 1900.  Thanks to Andrew Dalke, Dalke
    Scientific Software who contributed the :func:`strftime` code
    below to include dates earlier than this year.
    """

NOTE2:
Elements of byweekday must be one of MO, TU, WE, TH, FR, SA,
SU, the constants from:mod:dateutil.rrule, which have been imported into the :mod:matplotlib.dates namespace.

class WeekdayLocator(RRuleLocator):
    """
    Make ticks on occurrences of each weekday.
    """
    def __init__(self, byweekday=1, interval=1, tz=None):
        """
        Mark every weekday in *byweekday*; *byweekday* can be a number or
        sequence.

        Elements of *byweekday* must be one of MO, TU, WE, TH, FR, SA,
        SU, the constants from :mod:`dateutil.rrule`, which have been
        imported into the :mod:`matplotlib.dates` namespace.

        *interval* specifies the number of weeks to skip.  For example,
        ``interval=2`` plots every second week.
        """

NOTE3:
bymonthday can be an int or sequence. Default bymonthday=range(1,32)

class DayLocator(RRuleLocator):
    """
    Make ticks on occurrences of each day of the month.  For example,
    1, 15, 30.
    """
    def __init__(self, bymonthday=None, interval=1, tz=None):
        """
        Mark every day in *bymonthday*; *bymonthday* can be an int or
        sequence.

        Default is to tick every day of the month: ``bymonthday=range(1,32)``
        """

locator屬性類型:

'''locator類型:
        'plt.NullLocator()',
        'plt.MaxNLocator(nbins=5, steps=[1, 3, 5, 7, 9])',   # nbin=5:面元邊界個數即4個buckt steps不知道啥意思
        'plt.FixedLocator(locs=[0, 2.5, 5, 7.5, 10])',       # 直接指定刻度值位置 
        'plt.AutoLocator()',                                 # 自動分配刻度值位置
        'plt.IndexLocator(offset=0.5, base=1.5)',            # 面元寬度(間隔)1.5,從0.5開始
        'plt.MultipleLocator()',                             # 可以自由自定刻度間隔
        'plt.LinearLocator(numticks=21)',                    # 線性劃分20等分,21個刻度
        'plt.LogLocator(base=2, subs=[1.0])']                # 對數定位器
'''
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