1. Matplotlib的Figure基础概念

Matplotlib是一个用于绘制二维图形的Python库，广泛应用于数据可视化领域。其灵活性和强大的功能使得用户能够轻松创建各种类型的图表，包括折线图、散点图、直方图、饼图等。Matplotlib的设计目标是使得用户能够轻松创建出版质量的图表，并能够在各种平台上实现高质量的图形输出。

而在Matplotlib中，Figure类是一个核心的概念，它扮演着控制整个图表外观的关键角色。

它是用于创建图表的顶级容器。它代表整个图形窗口，可以包含一个或多个坐标轴（Axes），文本元素、标签等。Figure是Matplotlib图形的最外层容器，提供了对整个图形的控制。

一 角色和作用

1 图形容器：
Figure充当了图形容器，可以包含一个或多个坐标轴（Axes），文本、标签和其他绘图元素。所有这些元素都在Figure的基础上组织，使得用户能够在单个图形中管理和控制多个子图。

2 控制图表的外观：
Figure对象的一个基本作用是控制整个图表的外观。用户可以通过设置Figure的属性来调整图形的大小、背景颜色、分辨率等。这使得用户能够根据需求自定义图表的整体样式。

3 多子图的支持：
Figure类允许用户在同一个图形中创建多个子图。这些子图可以使用add_subplot等方法添加到Figure上，从而实现在一个图形窗口中显示多个相关的图表。

4 保存图形：
用户可以使用Figure对象保存整个图形为图像文件，如PNG、PDF等格式。这对于生成高质量的图形并在报告、出版物中使用非常有用。

二 类比：

我们可以使用一个类比来解释Figure类的角色和作用。

如房屋建造，我们想象Figure类就像是一座房子，而图表则是这座房子的内部布局和装饰。这个类比可以帮助我们理解Figure在Matplotlib中的角色。

房屋（Figure）：
房屋是整体的结构，就像Figure是整个图表的容器。房屋有固定的外观，比如外墙的颜色、房顶的形状，而Figure也有一些基本的外观属性，比如大小、背景颜色等。

房间（Axes）：
在房屋中，有各种各样的房间，每个房间用于不同的目的。类似地，Figure中有坐标轴（Axes），它们是图表中实际进行绘图的区域。一个Figure可以包含一个或多个房间（坐标轴），而每个房间可以用于展示不同的图形。

装修和布局（图表的外观）：
在房子内部，装修和布局决定了房间的美观和功能性。类似地，Figure的外观属性和布局决定了整个图表的外观，比如图表的大小、分辨率、背景颜色等。这就像在房子中选择墙纸、决定家具摆放位置一样。

整体保存和分享（保存图表）：
当整座房子建好后，我们可能想要保存它，以便日后查看或分享给他人。在Matplotlib中，Figure对象的保存功能允许我们将整个图表保存为图像文件，以便在其他地方使用，就像我们保存整座房子的照片一样。

三 基本使用示例

以下是一个简单的示例，演示如何创建一个空的Figure：

import matplotlib.pyplot as plt

# 创建一个空的Figure对象
fig = plt.figure()

# 显示图表
plt.show()

运行结果如下：

在代码中我们先通过plt.figure()创建了一个空的Figure对象。这个Figure对象是Matplotlib中顶级容器，可以包含一个或多个子图（Axes）。然后执行plt.show()，这一行代码的目的是显示图表。然而，由于在创建的Figure对象中没有包含任何子图或图形元素，因此显示的图表是空白的。

这就是相当于我们创建的空白画布figure，我们可以对这个空白画布进行修改。

如：

import matplotlib.pyplot as plt
# 创建Figure对象
fig = plt.figure()
# 添加一个子图
ax = fig.add_subplot(111)
# 在子图中绘制一条曲线
ax.plot([1, 2, 3, 4], [10, 15, 7, 25])
# 显示图形
plt.show()

运行代码结果如下：

在这个例子中。我们使用add_subplot方法在Figure对象中添加一个子图。其中参数(111)表示创建一个1x1的子图网格，并使用第一个（唯一的）子图。返回的ax是一个Axes对象，它表示新创建的子图。
接着使用plot方法在子图中绘制一条曲线。这里绘制了一条以 x=[1, 2, 3, 4] 和 y=[10, 15, 7, 25] 为数据的曲线。
最后通过plt.show()显示图形。
所以通过Figure和子图的结合使用，用户能够创建和控制各种图形，实现高度的可定制性。