本文參考這裏，轉載請註明出處！繪圖：matplotlib核心剖析
matplotlib是基於Python的開源項目，旨在爲Python提供一個數據繪圖包。在建模過程中數據分佈，圖表的分析非常重要。
Matplotlib使用numpy數組運算，並調用一系列其他的Python庫來實現硬件交互。matplotlib的核心是一套由對象構成的繪圖API。
matplotlib項目由John D. Hunter發起，他於2012年由於癌症去世，默哀。
函數式構圖
matplotlib受MATLAB啓發構建，注意，MATLIB是面向過程的，matplotlib爲了方便用戶過度，有一套完全仿照MATLIB的函數形式的用戶結構，在matplotlib.pyplot中，就是我們經常在比賽中使用的如下引入方式import matplotlib.pyplot as plt。
# hello world
import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot([0,1], [0,1])
plt.title("plot hello world")
plt.xlabel("x value")
plt.ylabel("y value")
plt.savefig("demo.png")
這種函數式調用非常方便，但是我們知道python中一切皆對象，函數式編程是通過封裝對象來實現的，將構建對象的過程中封裝在函數中 。matplotlib也是如此，所以本質上還是通過構建對象來構建圖像。常用的繪圖函數plot,scatter,pie,bar,contour,imshow等
面向對象的編程
函數式編程對用戶很友好，也很便利，但是也有缺點：
- 增加了一層調用，降低了效率
- 隸屬關係被掩蓋，整個matplotlib包由一系列有組織有隸屬關係的對象構成，函數式編程掩蓋了這種關係。
- 細節被掩蓋，pyplot不能完全覆蓋對象體系的所有功能。
- 每件事都可以有至少有兩種方式完成，用戶容易混淆。
對於開發者或者想更加熟練使用matplotlib還是瞭解對象纔好。
# 用面向對象的方法來實現以上程序
from matplotlib.figure import Figure
from matplotlib.backends.backend_agg import FigureCanvasAgg as FigureCanvas
fig = Figure()
canvas = FigureCanvas(fig)
ax = fig.add_axes([0.1, 0.1, 0.8, 0.8])
line, = ax.plot([0,1], [0,1])
ax.set_title("a straight line (OO)")
ax.set_xlabel("x value")
ax.set_ylabel("y value")
canvas.print_figure('demo.png')
理解對象
在matplotlib中，整個圖像爲一個Figure對象，在Figure對象中可以包含一個或者多個Axes對象，每個Axes對象都有一個擁有自己座標系統的繪圖區域。邏輯關係如下：
看上邊的直線圖，整個圖像就是一個Figure對象，我們的繪圖只有一個座標系區域，此外還有以下對象。
其中title爲標題，axis爲座標軸，label爲座標軸標註，tick爲刻度線，tick label爲刻度註釋，各個對象的關係如下所示。
data是數據繪圖的關鍵部分，但是必須和xaxis，yaxis，title一起纔有意義，才能構成一個繪圖區域axes，title, tick label和label都是文本(Text)，而tick是由短線(Line 2D)和tick label構成，xaxis由座標軸的線和tick以及label構成，ax由xaxis, yaxis, title, data構成，ax自身又構成了fig的一部分。上面的每個對象，無論是Line2D, Text還是fig，它們都來自於一個叫做Artist的基類。
OO繪圖源程序還有一個canvas對象，它代表了真正進行繪圖的後端，Artist只是程序邏輯上的繪圖，它必須連接後端繪圖程序才能真正在繪圖程序上繪製。可以將canvas理解爲繪圖的物理（硬件）實現。
座標
三種座標：
- 顯示座標：計算機屏幕是以像素點構成，顯示座標就是以像素點爲單位，最貼近硬件的座標體系。缺點，不容易被納入繪圖邏輯，在不同的顯示器上需要調整像素值才能保證圖像不變形。
- 圖像座標：將一張圖的左下角視爲原點，將圖像的x方向和y方向總長度都看做1，x方向的0.2就是指20%的圖像在x方向的總長，y方向0.8的長度指80%的y方向總長。(0.5, 0.5)是圖像的中點，(1, 1)指圖像的右上角。在上邊的OO繪圖代碼中，
ax = fig.add_axes([0.1, 0.1, 0.8, 0.8])，前兩個參數爲axes的左下角在fig上的位置，後兩個原始是axes在fig的圖像座標上x和y方向的長度，fig的圖像座標爲圖像座標（figure座標）。類似地，每個axes有屬於自己的圖像座標，稱爲數據座標（axes座標） - 數據座標：實際繪圖使用，繪製具體數據。
如果是具體數據，那麼數據座標系符合我們需求。如果是標題這樣的附加信息，axes座標符合我們需求。如果是整個圖像的註解，Figure座標系更符合需求。每一個Aritist對象都有一個transform屬性，如果爲顯示座標，transform爲None。
以更大自由度（更底層）來繪製圖形可以參見這裏。