【MOOC】Python数据分析与展示-北京理工大学-【第二周】数据分析之展示

单元4：matplotlib库入门

更多可参考：http://matplotlib.org/gallery.html

写在前面：matplotlib库非常复杂，我们没必要花时间去学习所有函数，对于该库，应该采用：根据我们已有的数据，查询文档或搜索，来即时选择可实现目的的函数，以实践指导理论学习。

Matplotlib库由各种可视化类构成，内部结构复杂，受Matlab启发（该模块的用法和matlab有很大的相似之处）

matplotlib.pyplot是绘制各类可视化图形的命令子库，相当于快捷方式

import matplotlib.pyplot as plt

plt通常为该模块的别名

实例1：

实例2：

实例3：

4.1 绘图部分

subplot函数

实例：

注意：调用subplot函数之后要使用plot函数才可以绘图

plot函数

实例：

参数解释【format_string】：

format_string: 控制曲线的格式字符串，可选，其由颜色字符、 风格字符和标记字符组成

颜色字符：

风格字符：

标记字符：

实例：

参数解释【kwargs】：

4.2 pyplot的中文显示

第一种方法（修改全局的字体属性）

pyplot并不默认支持中文显示，需要rcParams修改字体实现

rcParams属性：

中文字体的分类：

实例：

第二种方法（修改局部的字体属性）

在有中文输出的地方，增加一个属性：fontproperties

4.3 pyplot的文本显示

常用函数：

text函数实例：

annotate函数实例：

4.4 pyplot的子绘图区域

假设现在要绘制如下有多个区域的图形，那么subplot显然无法满足我们的要求。

因此引入subplot2grid函数来实现该功能。

因此使用该函数，对应上图的调用语句为：

为了使上面的subplot2grid函数的调用显示更加简洁，这里引入GridSpec类来实现该功能

单元总结

单元5：matplotlib库基础绘图函数（5个实例）

5.1 基础图标函数

5.2 饼图绘制

5.3 直方图绘制

5.4 极坐标绘制

5.5 散点图绘制

单元6：“引力波”的绘制

介绍：

物理学中，引力波是因为时空弯曲对外以辐射形式传播的能量，爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在，2015年9月14日， LIGO合作组宣布探测到首个引力波信号。2016年6月16日，LIGO合作组宣布2015年12月26日03:38:53（UTC），两台不同位置的引力波探测器同时探测到了一个引力波信号。

数据源：
http://python123.io/dv/grawave.html
http://python123.io/dv/H1_Strain.wav
http://python123.io/dv/L1_Strain.wav
http://python123.io/dv/wf_template.txt

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.io import wavfile

rate_h, hstrain= wavfile.read(r"H1_Strain.wav","rb")
rate_l, lstrain= wavfile.read(r"L1_Strain.wav","rb")
#reftime, ref_H1 = np.genfromtxt('GW150914_4_NR_waveform_template.txt').transpose()
reftime, ref_H1 = np.genfromtxt('wf_template.txt').transpose()

htime_interval = 1/rate_h
ltime_interval = 1/rate_l
fig = plt.figure(figsize=(12, 6))#创建一个大小为12*6的绘图空间


htime_len = hstrain.shape[0]/rate_h
htime = np.arange(-htime_len/2, htime_len/2 , htime_interval)
plth = fig.add_subplot(221)
plth.plot(htime, hstrain, 'y')#画出以时间为X轴，应变数据为Y轴的图像并设置标题和坐标轴的标签
plth.set_xlabel('Time (seconds)')
plth.set_ylabel('H1 Strain')
plth.set_title('H1 Strain')

ltime_len = lstrain.shape[0]/rate_l
ltime = np.arange(-ltime_len/2, ltime_len/2 , ltime_interval)
pltl = fig.add_subplot(222)
pltl.plot(ltime, lstrain, 'g')
pltl.set_xlabel('Time (seconds)')
pltl.set_ylabel('L1 Strain')
pltl.set_title('L1 Strain')

pltref = fig.add_subplot(212)
pltref.plot(reftime, ref_H1)
pltref.set_xlabel('Time (seconds)')
pltref.set_ylabel('Template Strain')
pltref.set_title('Template')
fig.tight_layout()#自动调整图像外部边缘

plt.savefig("Gravitational_Waves_Original.png")
plt.show()
plt.close(fig)

效果：

其中template是理想情况下的引力波图像，H1 Strain、L1 Strain是带有噪声信息的引力波图像。