用Python画漂亮的专业插图 ?So easy!
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方法一
作者|冯昱尧
https://www.zhihu.com/question/21664179/answer/18928725
(以下图片均引用自 Thumbnail gallery )
像这种普通的函数图象:
![](https://filescdn.proginn.com/eea979b788fc41bccd1579b253eb4bd1/a3cb47d27e4b6ab6a67325e797ade50a.webp)
plt.fill(x, y1, 'b', x, y2, 'r', alpha=0.3)
以及这种 Scatter 图(中文不知道该怎么说…):
![](https://filescdn.proginn.com/e3759c445e27367fe962dbca910ab302/f7253f7ac9346730bf4ea246e576dbe8.webp)
plt.scatter(x, y, s=area, alpha=0.5)
精致的曲线,半透明的配色。都显出你那高贵冷艳的X格,最重要的是只需一行代码就能搞定。从此以后再也不用忍受 Matlab以及GNUPlot 中那蛋疼的配色了。
想画 3D 数据?没有问题 (不过用 mayavi 可能更方便一些):
![](https://filescdn.proginn.com/d3e59c5a89bb17ef34148b8429a6b490/342db4e274ddb53803e57391455af25d.webp)
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=8, cstride=8, alpha=0.3)
cset = ax.contourf(X, Y, Z, zdir='z', offset=-100, cmap=cm.coolwarm)
cset = ax.contourf(X, Y, Z, zdir='x', offset=-40, cmap=cm.coolwarm)
cset = ax.contourf(X, Y, Z, zdir='y', offset=40, cmap=cm.coolwarm)
四行代码你就能拥有(后三行是画坐标平面上的等高线,严格的额说还是一行)。
除此以外,不过你是矢量场,网络还是什么奇葩的需求都能够搞定:
![](https://filescdn.proginn.com/152a400d83ff9638bf18fdb48f9f4098/3ce64d24437adb88457b952eb04a7c06.webp)
plt.streamplot(X, Y, U, V, color=U, linewidth=2, cmap=plt.cm.autumn)
plt.colorbar()
![](https://filescdn.proginn.com/9046c966232c7a7eb9f7329587859106/fb8b575f349f95e4f4ce860f04c201fa.webp)
plt.triplot(x, y, triangles, 'go-')
plt.title('triplot of user-specified triangulation')
plt.xlabel('Longitude (degrees)')
plt.ylabel('Latitude (degrees)')
![](https://filescdn.proginn.com/335fd43fcdb7be2c0313f5732570668b/45ae6aab2ec5e3b76beeffc6a11cd35c.webp)
ax = plt.subplot(111, polar=True)
bars = ax.bar(theta, radii, width=width, bottom=0.0)
这还没完,Matplotlib 还支持Latex公式的插入,当别人画的图还是这个样子的时候(以下图片引用自Matplotlib Tutorial(译))
![](https://filescdn.proginn.com/5b3248e9aa1a41e402d5bf4947db60c5/bda47203442b94be9a684ea4d790b74e.webp)
你能够把它变成这个样子:
![](https://filescdn.proginn.com/9e01f8e9c6e1bfa58f14393fb4faafb6/e5cea12e944e550d458310956f66e7d6.webp)
如果再搭配上 IPython 作为运行终端(这张图是自己的~):
![](https://filescdn.proginn.com/801a2da5a893aabd6a8a0fea1fb92734/d7df712bdf28e09f24f3168bc778b127.webp)
简直就是神器啊,有木有!
心动不如行动,还等什么?
经@许铖同学提醒,再补充一句,matplotlib 还可以话 xkcd 风格的图呦~
![](https://filescdn.proginn.com/437ed67ee2a9c79cfa1102921a9c1dcc/4b4c27caeafb948dcd1b301b1d27f38d.webp)
(图片引用自网络)
此外结合 IPython Notebook 后更多精彩内容,请看http://nbviewer.ipython.org/
如果嫌安装麻烦并且恰好在 Windows 系统下的话可以尝试Python的一个发行版winpython - Portable Scientific Python 2/3 32/64bit Distribution for Windows。
鉴于@van li同学质疑 matplotlib 是否能画出题目中所示的图像,我在这里将题目中的图像用 matplotlib 画出来如下:
![](https://filescdn.proginn.com/f69252ec515983d9185d8489bc51b712/70140fa2c99833e254a815b9c25925c2.webp)
代码在此处:
https://gist.github.com/coldfog/c479124328fc6bb8b789
![](https://filescdn.proginn.com/ac4f94aabc3ffd8ce6def983120ac27b/68205b031bb105bb127f2cc00897724f.webp)
代码在此处:
https://gist.github.com/coldfog/5da63a6958fc0a949b52
看到楼下有人说配色和好看,唉....那我也贴几个吧...只不过当初限于篇幅没有写而已。
首先,python 有一个专门的配色包jiffyclub/brewer2mpl 路 GitHub,提供了从美术角度来讲的精美配色(戳这里感受ColorBrewer: Color Advice for Maps)。
此外还有一些致力于美化绘图的库,用起来也都非常方便,比如olgabot/prettyplotlib 路 GitHub。
废话不多说,上图就是王道。
(一下图片来源网络)
![](https://filescdn.proginn.com/98cb0c95dc18694907aba0e0a60009cc/1d89717bdf0cadab3b85c82dab8f5c35.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/5ad3918552b7d72d4fb2ce4b13a24a30/280d406752b5a87adeb1b7bbfb791b35.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/e55a356aa699616f6e62d531807da2e5/c91ea182210484eac627ecf11b9ea154.webp)
有人可能会说需要复杂的设置,其实也不用。比如上边这幅图,只需要多加一个参数就好:
cmap=brewer2mpl.get_map('RdBu', 'diverging', 8, reverse=True).mpl_colormap,
楼下说到统计绘图。嘛 seaborn (https://github.com/mwaskom/seaborn) 是一个调用 matplotlib 的统计绘图库,上图:
![](https://filescdn.proginn.com/48c9370d8198aa1d0c7ebb4f74e19990/4174c7f9e48b7db4a3e290e2c99318fc.webp)
代码一行,后边的几乎都是一行,没做其他设置,默认就这样。我就不贴其他的代码了:
g = sns.jointplot(x1, x2, kind="kde", size=7, space=0)
![](https://filescdn.proginn.com/fa4977279859d2fbe81e1f41c56ab52d/c818774a9aafdb3dc3638a59cfe4b3c8.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/95da2d93273099467a3c54e0d3ff4b66/922d5bb7d0cb242d085f94ef4af17657.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/69548acf04684d863d1d753cc33f2e66/652fff20b1ba4c0d242a5a31de73e328.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/7ee8e12ef599884b8c1a1fb4d168db0d/867fe76e4f25998f184f11ec96939d2f.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/f48df73bbdaba94d49b31dc260cceb33/8f17ae59cb26d86a49d2ea6242519a8d.webp)
这还有个更炫酷的可交互式的绘图,大家自己戳开看吧:
http://nbviewer.ipython.org/github/plotly/python-user-guidechaocc/blob/master/s0_getting-started/s0_getting-started.ipynb
哼哼,完爆了吧~~~~\(≧▽≦)/~
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遇到安装问题的请尝试Anaconda这个Python发行版。下载安装后直接使用即可,它几乎预装了所有要用到的科学计算及可视化的库。
有盆友在评论里说希望能有完整的教程,确实就这个答案来说,离实际使用还有很大的距离,网上相关的中文资料也不多。不过真要写起来这个答案也装不下,况且写在这个问题下也不是很恰当。等到那天我有专栏了再说吧,到时候也许会写一个关于可视化的系列教程。
方法二
作者|阿昆
https://www.zhihu.com/question/21664179/answer/1182984311
翻遍这个问题下的所有回答,发现凡是提到Matlab的,其评价中常有‘锯齿’,‘菜鸟’,‘难看’,‘不忍直视’等标签。
然而,2020年了,技术提升了,观念进步了,当一些基本问题解决后,Matlab还那么‘不堪’吗?
![](https://filescdn.proginn.com/38cab70317e88b5a1abbdb0914fafa0d/706e490fbe3b496b02ed9f15deea8c3c.webp)
观察Mathematica、Origin、Python/matplotlib、R/ggplot2等软件绘制的数据、结果图,其与Matlab图的差异主要体现在点、线、面等对象属性(位置、尺寸、颜色等)的不同上。
既然只是属性的不同,那是不是只要修改一下这些信息,就可以实现各种软件绘图风格之间的转换了呢?
答案是肯定的。
比如,这是高赞回答 @冯昱尧用Python/matplotlib绘制的一幅图:
![](https://filescdn.proginn.com/788df08e1a6a9f50e4441b8398d825b1/0cad59368a629a78d09cf163c33cd007.webp)
我们用Matlab默认属性来绘制,效果是这样的(没加误差棒):
![](https://filescdn.proginn.com/2dbdcbeae19c37d497c38bafdee61d11/3531d2632d70a46fb68ddce884801d36.webp)
然后,只需再修改一下位置、尺寸、颜色等信息,就可以得到风格差不多的图(没加误差棒):
![](https://filescdn.proginn.com/168f6a80ed959b6ceb4de837e9305f3e/affcacc0ec09976faee45f66369a1289.webp)
当我们用这一思想来思考该如何绘制插图时,就很容易实现自己的小想法,仿造甚至创造出理想的插图。
比如,某一天,发现傍晚的天空颜色很美,心想:为什么不能把它画到论文插图里呢?(见:Matlab论文插图配色2——自然渐变)
于是,
![](https://filescdn.proginn.com/6ad88f84a761ac27767250edbc0d390a/5d2666cfb432e674506d29acfa826ecb.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/d740b52f8565324c12e0818b2daac157/2dfdb7018d4d70b7e5f85bce1aefcbfe.webp)
再比如,某一天,看到女朋友的照片,觉得很美,心想:为什么不能把她画到论文插图里呢?(见:Matlab论文插图配色1——是女朋友的颜色)
于是,
![](https://filescdn.proginn.com/9354a7452eff8d0336692e1f54a68c03/6e6543fa67d0c70f3a63ea3c70ceedbb.webp)
这时,有朋友就要说了:“哎呀答主,你整这些个花里花哨的东西,还不是得一行代码一行代码的敲出来啊,太麻烦了吧。”
此言差矣。
就像R有ggplot2,Python有matplotlib,Matlab其实也有很多现成的绘图工具包,并不需要你自己开发。
比如,
Pierre Morel [1] 结合ggplot2,开发了gramm工具,用于绘制复杂图形。
Inspired by ggplot2 (Wickham 2009), the R implementation of “grammar of graphics” principles (Wilkinson 1999), gramm improves Matlab’s plotting functionality, allowing to generate complex figures using high-level object-oriented code.
示例效果如下:
![](https://filescdn.proginn.com/26239067dee2e86497bfc8704a202f10/709ab951911de5af1be6d9e5d5a5bd1a.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/361672531dc4bb1d9193aec8ededbd7a/965202bcba18d64ac41037a3c9355a80.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/34d857108d01c2e22f469cf2fd7c11fb/3d7ee4643401cd904f228fc935e33c08.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/abd03cb14293b13da8a48424324a3715/0c18cef5e65dfb928e389dbdbd9132bf.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/66b2f37fa4ec3e359fa3ef5bfa0ae065/f47c5e81e18a92642bf6fd4ed5849f61.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/7fd033776bea03b54a655e28267058c7/beb1f2726e169a337045890042010885.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/2a5ab1d944eed7742870610d72513b15/ea76984ee25ce5a7241c1c6305ee3e77.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/aed49848b785c4f9782ad07fb19d1068/c47e9cdb65a4a9a2912379b1251423ce.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/59586e2d764d90fc021ccc1789f1eb92/4b5cd54f616801f485617ab14afb9e80.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/d26be4e6dc4924702e0df66325cd8dd5/7240a84019e207bfec6f69fa4bc6591e.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/15d695b1a919b896ac3021b43a6c451d/d9955c125b26b58ab6a28256111df0da.webp)
类似的,Stephen Cobeldick [2] 将matplotlib配色方案移植到了Matlab。
也就是说,在Matlab中就可以直接用matplotlib的配色方案了,就不必总是‘jet’了。
The MatPlotLib 2.0 default colormaps ported to MATLAB. This submission also includes the Line ColorOrder colormaps!
示例效果如下:
![](https://filescdn.proginn.com/385f4e49447e1f4bc1888d27dbb6527b/bac6c0606cc354b8f16d29f267144c7b.webp)
![](https://filescdn.proginn.com/abf0fad10a25b80598f91c7799f12d82/191d214268b55a81c003cc5977df8acf.webp)
还有很多专门针对论文插图的工具包,这里就不一一介绍了。
总的来说,工具只是工具,它们并没有高低贵贱之分。
若想画出好看的插图,关键还是在于使用工具的人。
集中一点,登峰造极。