第4章 圖表樣式美化-0229

第4章

圖表樣式的美化·使用顏色

·選擇線型·添加數(shù)據(jù)標(biāo)記·設(shè)置字體·切換主題風(fēng)格·填充區(qū)域熟悉了解掌握掌握

學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉默認(rèn)圖表樣式，圖表樣式修改12掌握使用基礎(chǔ)顏色，使用顏色映射表掌握選擇線條類型，添加折線圖和散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)標(biāo)記34掌握設(shè)置字體樣式，切換主題風(fēng)格，填充多邊形或曲線之間的區(qū)域目錄頁(yè)4.5設(shè)置字體4.1圖表樣式概述4.2使用顏色4.3選擇線型4.4添加數(shù)據(jù)標(biāo)記目錄頁(yè)4.6切換主題風(fēng)格4.7填充區(qū)域4.8本章小結(jié)目錄頁(yè)4.5設(shè)置字體4.1圖表樣式概述4.2使用顏色4.3選擇線型4.4添加數(shù)據(jù)標(biāo)記matplotlib在繪圖的過(guò)程中會(huì)讀取存儲(chǔ)在本地的配置文件matplotlibrc，通過(guò)matplotlibrc文件中的缺省配置信息指定圖表元素的默認(rèn)樣式，完成圖表元素樣式的初始設(shè)置。通過(guò)rc_params()函數(shù)可以查看matplotlibrc文件中全部的配置項(xiàng)。4.1.1默認(rèn)圖表樣式rc_params()函數(shù)返回一個(gè)RcParams對(duì)象。RcParams對(duì)象是一個(gè)字典對(duì)象，其中字典的鍵為由配置要素（如ytick）及其屬性（如right）組成的配置項(xiàng)，值為配置項(xiàng)的默認(rèn)值。4.1.1默認(rèn)圖表樣式配置項(xiàng)按照作用對(duì)象的不同主要分為10種配置要素：xtick和ytick（刻度）grid（網(wǎng)格）legend（圖例）figure（畫(huà)布）savefig（保存圖像）lines（線條）patch（圖形）font（字體）text（文本）axes（坐標(biāo)系）4.1.1默認(rèn)圖表樣式常用配置項(xiàng)matplotlib庫(kù)載入時(shí)會(huì)主動(dòng)調(diào)用rc_params()函數(shù)獲取包含全部配置項(xiàng)的字典，并將該字典賦值給變量rcParams，以便用戶采用訪問(wèn)字典rcParams的方式設(shè)置或獲取配置項(xiàng)。4.1.2圖表樣式修改matplotlib通過(guò)靈活地修改配置項(xiàng)以改變圖表的樣式，而不必拘泥于系統(tǒng)默認(rèn)的配置。圖表的樣式可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行修改：局部修改和全局修改。局部修改的方式是指通過(guò)代碼動(dòng)態(tài)地修改matplotlib配置項(xiàng)，此方式用于程序局部定制的需求。若希望局部修改圖表的樣式，可以通過(guò)以下任一種方式實(shí)現(xiàn)。4.1.2圖表樣式修改第1種—通過(guò)給繪圖函數(shù)或設(shè)置圖表元素函數(shù)的關(guān)鍵字參數(shù)傳值來(lái)修改圖表的樣式。第2種—通過(guò)“rcParams[配置項(xiàng)]”重新為配置項(xiàng)賦值來(lái)修改圖表的樣式。第3種—通過(guò)給rc()函數(shù)的關(guān)鍵字參數(shù)傳值來(lái)修改圖表的樣式。局部修改4.1.2圖表樣式修改局部修改第1種方式只能對(duì)某一圖表中指定元素的樣式進(jìn)行修改，而第2種和第3種方式可以對(duì)整個(gè)py文件中指定元素的樣式進(jìn)行修改。4.1.2圖表樣式修改全局修改的方式是指直接修改matplotlibrc文件的配置項(xiàng)，此方式用于滿足程序全局定制的需求，可以將指定的圖表樣式進(jìn)行統(tǒng)一修改，無(wú)需每次在具體的程序中進(jìn)行單獨(dú)修改。matplotlib使用matplotlibrc文件的路徑搜索順序：當(dāng)前工作路徑：程序運(yùn)行的目錄。用戶配置路徑：通常位于HOME/.matplotlib/目錄中，可以通過(guò)環(huán)境變量MATPLOTLIBRC進(jìn)行修改。系統(tǒng)配置路徑：位于matplotlib安裝路徑的mpl-data目錄中。全局修改4.1.2圖表樣式修改matplotlib可以使用matplotlib_fname()函數(shù)查看當(dāng)前使用的matplotlibrc文件所在的路徑。示例importmatplotlibmatplotlib.matplotlib_fname()

'C:\\Users\\admin\\Anaconda3\\lib\\site-packages\\matplotlib\\mpl-data\\matplotlibrc'

目錄頁(yè)4.5設(shè)置字體4.1圖表樣式概述4.2使用顏色4.3選擇線型4.4添加數(shù)據(jù)標(biāo)記圖表在使用顏色時(shí)應(yīng)遵循一定的基本規(guī)則，既要避免使用過(guò)多的顏色，又要避免隨意使用顏色，否則會(huì)直接影響可視化的效果且不易讓人理解。4.2.1使用基礎(chǔ)顏色廣泛的色調(diào)和亮度范圍遵循自然的顏色模式遵循自然的顏色模式合理使用顏色的基本規(guī)則4.2.1使用基礎(chǔ)顏色matplotlib的基礎(chǔ)顏色主要有3種表示方式：?jiǎn)卧~縮寫(xiě)或單詞、十六進(jìn)制或HTML模式、RGB模式。4.2.1使用基礎(chǔ)顏色matplotlib中支持使用單詞縮寫(xiě)或單詞表示的8種顏色：青色、洋紅色、黃色、黑色、紅色、綠色、藍(lán)色、白色。單詞縮寫(xiě)或單詞表示的顏色8種顏色的表示方式及說(shuō)明4.2.1使用基礎(chǔ)顏色matplotlib支持使用十六進(jìn)制或HTML/CSS的形式表示更多的顏色，它將這些顏色存儲(chǔ)在ames字典中，可通過(guò)訪問(wèn)ames字典查看全部的顏色。十六進(jìn)制/HTML模式表示的顏色示例forname,hexinames.items():

print(name,hex)

aliceblue#F0F8FFantiquewhite#FAEBD7...省略N行...yellow#FFFF00yellowgreen#9ACD324.2.1使用基礎(chǔ)顏色matplotlib支持使用RGB模式的三元組表示顏色，其中元組的第1個(gè)元素代表紅色值，第2個(gè)元素代表綠色值，第3個(gè)元素代表藍(lán)色值，且每個(gè)元素的取值范圍均是[0,1]。RGB模式表示的顏色示例color=(0.3,0.3,0.4)4.2.1使用基礎(chǔ)顏色以上3種方式表示的顏色都可以傳入matplotlib中帶有表示顏色的color或c參數(shù)的函數(shù)或方法中，從而為圖表的相應(yīng)元素設(shè)置顏色。第1種plt.plot([1,2,3],[3,4,5],color='g')

第2種plt.plot([1,2,3],[3,4,5],color='#2E8B57')

第3種plt.plot([1,2,3],[3,4,5],color=(0.0,0.5,0.0))

matplotlib中內(nèi)置了眾多預(yù)定義的顏色映射表，使用這些顏色表可以為用戶提供更多的顏色建議，節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。通過(guò)colormaps()函數(shù)可以查看所有可用的顏色映射表。4.2.2使用顏色映射表4.2.2使用顏色映射表顏色映射表一般可以劃分為以下3類：

Sequential：表示同一顏色從低飽和度到高飽和度的單色顏色映射表。Diverging：表示顏色從中間的明亮色過(guò)渡到兩個(gè)不同顏色范圍方向的顏色映射表。Qualitative：表示可以輕易區(qū)分不同種類數(shù)據(jù)的顏色映射表。4.2.2使用顏色映射表開(kāi)發(fā)人員可以自定義新的顏色映射表，再通過(guò)matplotlib.cm.register_cmap()函數(shù)將自定義的顏色映射表添加到matplotlib中。matplotlib主要有兩種使用顏色映射表的方式，第一種方式是在調(diào)用函數(shù)或方法繪制圖表或添加輔助元素時(shí)將顏色映射表傳遞給關(guān)鍵字參數(shù)cmap，第二種方式是直接調(diào)用set_cmap()函數(shù)進(jìn)行設(shè)置。4.2.2使用顏色映射表第1種plt.scatter(x,y,c=np.random.rand(10),cmap=matplotlib.cm.jet)第2種plt.set_cmap(matplotlib.cm.jet)

高爾基說(shuō)：“書(shū)籍是人類進(jìn)步的階梯”。據(jù)統(tǒng)計(jì)韓國(guó)人的年均閱讀量為7本，日本人的年均閱讀量為40本，相比較而言，中國(guó)人的年均閱讀量為0.7本，還有很大的進(jìn)步空間。4.2.3實(shí)例1：兩個(gè)地區(qū)對(duì)不同種類圖書(shū)的采購(gòu)情況本實(shí)例要求根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，繪制反映地區(qū)1和地區(qū)2對(duì)各類圖書(shū)采購(gòu)情況的堆積柱形圖，并分別使用“#FFCC00”和“#B0C4DE”這兩種顏色進(jìn)行區(qū)分。4.2.3實(shí)例1：兩個(gè)地區(qū)對(duì)不同種類圖書(shū)的采購(gòu)情況4.2.3實(shí)例1：兩個(gè)地區(qū)對(duì)不同種類圖書(shū)的采購(gòu)情況由圖可知，明亮的顏色給人輕快的感覺(jué)，而不像之前的深色給人厚重的感覺(jué)。顏色為#B0C4DE顏色為#FFCC00目錄頁(yè)4.5設(shè)置字體4.1圖表樣式概述4.2使用顏色4.3選擇線型4.4添加數(shù)據(jù)標(biāo)記圖表中每個(gè)線條均具有不同的含義，一般可以通過(guò)顏色、寬度、類型來(lái)區(qū)分線條，其中類型是區(qū)分線條的常見(jiàn)方式之一。matplotlib中內(nèi)置了4種線條的類型：短虛線、點(diǎn)劃線、長(zhǎng)虛線和實(shí)線。4.3.1選擇線條的類型在matplotlib中，線條的類型默認(rèn)是實(shí)線。在使用pyplot繪制折線圖、顯示網(wǎng)格或添加參考線時(shí)，可以將線型取值傳遞給linestyle或ls參數(shù)，以選擇其它的線條類型。4.3.1選擇線條的類型示例plt.plot([1,2,3],[3,4,5],linestyle='--')plt.plot([1,2,3],[3,4,5],ls='--')4.3.2實(shí)例2:2017年7月與2019年7月國(guó)際外匯市場(chǎng)美元/人民幣匯率走勢(shì)匯率又稱外匯利率，指兩種貨幣之間兌換的比率，亦可視為一個(gè)國(guó)家的貨幣對(duì)另一種貨幣的價(jià)值。匯率會(huì)因諸多外界因素的影響而出現(xiàn)上下波動(dòng)，從而產(chǎn)生貨幣貶值和貨幣升值的現(xiàn)象。4.3.2實(shí)例2:2017年7月與2019年7月國(guó)際外匯市場(chǎng)美元/人民幣匯率走勢(shì)本實(shí)例要求根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，將日期列的數(shù)據(jù)作為x軸的刻度范圍，將2017年匯率和2019年匯率兩列的數(shù)據(jù)作為y軸的數(shù)據(jù)，繪制反映2017年7月與2019年7月美元/人民幣匯率走勢(shì)的折線圖，并使用實(shí)線和長(zhǎng)虛線進(jìn)行區(qū)分。4.3.2實(shí)例2:2017年7月與2019年7月國(guó)際外匯市場(chǎng)美元/人民幣匯率走勢(shì)由圖可知，2019年7月的匯率呈現(xiàn)較為平穩(wěn)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，2017年7月的匯率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。顏色為#8a2e76，寬度為2，類型為長(zhǎng)虛線

顏色為#006374，，寬度為2，類型為實(shí)線

目錄頁(yè)4.5設(shè)置字體4.1圖表樣式概述4.2使用顏色4.3選擇線型4.4添加數(shù)據(jù)標(biāo)記4.4.1添加折線圖或散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)標(biāo)記什么是數(shù)據(jù)標(biāo)記？4.4.1添加折線圖或散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)標(biāo)記數(shù)據(jù)標(biāo)記一般指代表單個(gè)數(shù)據(jù)的圓點(diǎn)或其它符號(hào)等，用于強(qiáng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，常見(jiàn)于折線圖和散點(diǎn)圖中。matplotlib中內(nèi)置了許多數(shù)據(jù)標(biāo)記，使用這些數(shù)據(jù)標(biāo)記可以便捷地為折線圖或散點(diǎn)圖標(biāo)注數(shù)據(jù)點(diǎn)。數(shù)據(jù)標(biāo)記可以分為填充型數(shù)據(jù)標(biāo)記和非填充型數(shù)據(jù)標(biāo)記。4.4.1添加折線圖或散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)標(biāo)記填充型數(shù)據(jù)標(biāo)記非填充型數(shù)據(jù)標(biāo)記在使用pyplot的plot()或scatter()函數(shù)繪制折線圖或散點(diǎn)圖時(shí)，可以將標(biāo)記取值傳遞給marker參數(shù)，從而為折線圖或散點(diǎn)圖添加數(shù)據(jù)標(biāo)記。4.4.1添加折線圖或散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)標(biāo)記plt.plot([1,2,3],[3,4,5],marker='*')示例4.4.1添加折線圖或散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)標(biāo)記還可以給plot()或scatter()函數(shù)的以下參數(shù)傳值來(lái)設(shè)置數(shù)據(jù)標(biāo)記的屬性。

markeredgecolor或mec：表示數(shù)據(jù)標(biāo)記的邊框顏色。

markeredgewidth或mew：表示數(shù)據(jù)標(biāo)記的邊框?qū)挾取?/p>

markerfacecolor或mfc：表示數(shù)據(jù)標(biāo)記的填充顏色。

markerfacecoloralt或mfcalt：表示數(shù)據(jù)標(biāo)記備用的填充顏色。

markersize或ms：表示數(shù)據(jù)標(biāo)記的大小。多學(xué)一招：matplotlib格式字符串matplotlib在繪制折線圖時(shí)，可以使用字符串分別為線條指定顏色、線型和數(shù)據(jù)標(biāo)記這三種樣式，但每次都需要分別給參數(shù)color、linestyle、marker傳值進(jìn)行一一設(shè)置，使得編寫(xiě)的代碼過(guò)于繁瑣。為此，matplotlib提供了由顏色、標(biāo)記、線型構(gòu)成的格式字符串。格式字符串是快速設(shè)置線條基本樣式的縮寫(xiě)形式的字符串。多學(xué)一招：matplotlib格式字符串'[顏色][標(biāo)記](méi)[線型]'語(yǔ)法以上格式的每個(gè)選項(xiàng)都是可選的，選項(xiàng)之間組合的順序也是可變的。顏色只能是字母縮寫(xiě)方式表示的顏色。若格式字符串中只有顏色一個(gè)選項(xiàng)，可以使用十六進(jìn)制、單詞拼寫(xiě)等其它形式表示的顏色。pyplot的plot()函數(shù)的fmt參數(shù)可接收格式字符串，以便能同時(shí)為線條指定多種樣式，但該參數(shù)不支持以fmt為關(guān)鍵字的形式傳參，而支持以位置參數(shù)的形式傳遞即可。多學(xué)一招：matplotlib格式字符串plt.plot([1,2,3],[3,4,5],'mo--')示例4.4.2實(shí)例3：標(biāo)記不同產(chǎn)品各季度的銷售額本實(shí)例要求根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，將季度列的數(shù)據(jù)作為x軸的刻度標(biāo)簽，將產(chǎn)品A、產(chǎn)品B、產(chǎn)品C這三列的數(shù)據(jù)作為y軸的數(shù)據(jù)，使用plot()函數(shù)繪制反映產(chǎn)品A、產(chǎn)品B和產(chǎn)品C各季度銷售額的折線圖，并使用不同的線型、顏色、標(biāo)記進(jìn)行區(qū)分。4.4.2實(shí)例3：標(biāo)記不同產(chǎn)品各季度的銷售額由圖可知，產(chǎn)品A在各季度的銷售額都高于另兩個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)品C在各季度的銷售額都低于另兩個(gè)產(chǎn)品。標(biāo)記為正菱形，線型為實(shí)線標(biāo)記為正三角形，線型為短虛線標(biāo)記為正方形，線型為長(zhǎng)虛線目錄頁(yè)4.5設(shè)置字體4.1圖表樣式概述4.2使用顏色4.3選擇線型4.4添加數(shù)據(jù)標(biāo)記4.5.1設(shè)置字體樣式不同的字體給人的直觀感受不同，例如，宋體給人雅觀、大氣的感覺(jué)；黑體給人厚重、搶眼的感覺(jué)。由于每種字體具有不同的特點(diǎn)、使用場(chǎng)景，因此合適的字體可以對(duì)圖表起到很好的修飾作用。英文注釋文本均使用Arial、Helvetica或TimesNewRoman字體。

合理使用字體的基本規(guī)則中文注釋文本均使用宋體或黑體，其中正文使用宋體，標(biāo)題使用黑體。

圖表注釋文本的最佳字體大小為8磅。

字體的顏色與背景具有強(qiáng)對(duì)比度。4.5.1設(shè)置字體樣式matplotlib中文本是text模塊的Text類對(duì)象，可以通過(guò)之前介紹的text()、annotate()、title()等函數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建。Text類中提供了一系列設(shè)置字體樣式的屬性，包括字體類別、字體大小、字體風(fēng)格、字體角度等。左表中的屬性也可以作為text()、annotate()、title()函數(shù)的同名關(guān)鍵字參數(shù)，以便用戶在創(chuàng)建文本的同時(shí)設(shè)置字體的樣式。4.5.2實(shí)例4：未來(lái)15天最高氣溫和最低氣溫（設(shè)置字體樣式）2.1.2節(jié)實(shí)例1的折線圖既沒(méi)有使用數(shù)據(jù)標(biāo)記標(biāo)注數(shù)據(jù)的位置，也沒(méi)有使用注釋文本標(biāo)注具體的數(shù)值，影響用戶的閱讀體驗(yàn)。4.5.2實(shí)例4：未來(lái)15天最高氣溫和最低氣溫（設(shè)置字體樣式）本實(shí)例要求對(duì)前面的折線圖進(jìn)行調(diào)整，為該圖中的折線添加數(shù)據(jù)標(biāo)記和注釋文本，并設(shè)置注釋文本的字體樣式。由圖可知，注釋文本的字號(hào)小于其它文本的字號(hào)，并未給用戶一種喧賓奪主的感覺(jué)。字體為SimHei，字號(hào)為8，類型為normal4.5.2實(shí)例4：未來(lái)15天最高氣溫和最低氣溫（設(shè)置字體樣式）目錄頁(yè)4.6切換主題風(fēng)格4.7填充區(qū)域4.8本章小結(jié)matplotlib.style模塊中內(nèi)置了一些圖表的主題風(fēng)格，通過(guò)切換不同的主題風(fēng)格以滿足用戶的不同需求。所有的主題風(fēng)格都存儲(chǔ)于matplotlib配置文件夾的stylelib目錄中，可以通過(guò)訪問(wèn)available變量查看所有可用的主題風(fēng)格。4.6切換主題風(fēng)格4.6切換主題風(fēng)格使用matplotlib庫(kù)中的use()函數(shù)可以切換圖表的主題風(fēng)格。

use(style)以上函數(shù)的參數(shù)style表示圖表的主題風(fēng)格，它可以接收matplotlib中所有可用的主題風(fēng)格的字符串，也可以接收“default”來(lái)恢復(fù)默認(rèn)的主題風(fēng)格。語(yǔ)法目錄頁(yè)4.6切換主題風(fēng)格4.7填充區(qū)域4.8本章小結(jié)4.7.1填充多邊形或曲線之間的區(qū)域matplotlib中提供了多個(gè)函數(shù)用于填充多邊形或區(qū)域，分別為fill()、fill_between()和fill_betweenx()，其中fill()函數(shù)用于填充多邊形，fill_between()或fill_betweenx()函數(shù)分別用于填充兩條水平曲線或垂直曲線之間的區(qū)域。4.7.1填充多邊形或曲線之間的區(qū)域fill()函數(shù)的語(yǔ)法格式如下所示：fill(*args,

data=None,

facecolor,edgecolor,linewidth,**kwargs)*args：表示x坐標(biāo)、y坐標(biāo)或顏色的序列。facecolor：表示填充的背景顏色。edgecolor：表示邊框