Matplotlib 简明教程
Matplotlib - Unit Handling
What is Unit Handling?
在 Matplotlib 库中，单元处理是指库管理和解释不同类型的单元的能力，以准确地绘制数据。Matplotlib 允许用户指定和使用各种单元来定义和显示绘图中的数据，无论它们是否与长度、时间、角度或其他物理量有关。
Key Aspects of Unit Handling in Matplotlib
以下是 matplotlib 库中单元处理的关键方面。
Functions and Techniques for Unit Handling
有一些技术和函数可用于单元处理。
Automatic Conversion
Matplotlib 自动处理单元转换以绘制数据。当使用 plot() 函数或其他绘制函数时，库会根据所选坐标系将数据单元转换为显示单元。
这种自动转换简化了在 Matplotlib 中绘制数据的过程，因为它处理了不同单元之间的转换，而不需要用户进行明确的转换步骤。以下是演示单元处理中自动转换的示例。
import matplotlib.pyplot as plt
# Sample data in different units
time_seconds = [1, 2, 3, 4, 5] # Time in seconds
distance_meters = [2, 4, 6, 8, 10] # Distance in meters
plt.plot(time_seconds, distance_meters) # Matplotlib handles unit conversion
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Distance (m)')
plt.title('Auto-Conversion of Units in Matplotlib')
plt.show()
Axis Labeling
在轴标签中，我们分别使用 xlabel() 和 ylabel() 函数对 x 轴和 y 轴进行标签。这些函数允许我们在轴标签中指定单元。
我们可以根据要绘制的数据单位适当调整标签。这种做法可以帮助为任何查看图形的人提供绘图数据的背景和清晰度。以下是一个演示如何使用 Matplotlib 为带单位的轴添加标签的示例。
import matplotlib.pyplot as plt
# Sample data
time = [0, 1, 2, 3, 4] # Time in seconds
distance = [0, 10, 20, 15, 30] # Distance in meters
# Creating a plot
plt.plot(time, distance)
# Labeling axes with units
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Distance (m)')
plt.title('Distance vs. Time')
plt.show()
Custom Units
对于更明确的控制，可以使用轴方法 set_units() 和 ax.xaxis.set_units() ，以明确设置 x 轴和 y 轴的单位。
此自定义轴单位处理确保图形使用特定单位（例如时间的小时、距离的公里等）显示数据，并相应地给轴添加标签，为可视化提供背景和清晰度。以下是一个演示 Matplotlib 中自定义轴单位处理的示例。
import matplotlib.pyplot as plt
# Sample data
time_hours = [1, 2, 3, 4, 5] # Time in hours
distance_km = [50, 80, 110, 140, 170] # Distance in kilometers
fig, ax = plt.subplots()
# Plotting the data
ax.plot(time_hours, distance_km)
# Customizing x-axis and y-axis units
ax.xaxis.set_units('hours') # Set x-axis units to hours
ax.yaxis.set_units('km') # Set y-axis units to kilometers
# Labeling axes with units
ax.set_xlabel('Time')
ax.set_ylabel('Distance')
ax.set_title('Distance over Time')
plt.show()
Unit Conversion
plt.gca() 中的 convert_xunits() 和 convert_yunits() 等函数可以将数据单位转换为显示单位。以下是一个演示 Matplotlib 中单位处理中单位转换的示例。
import matplotlib.pyplot as plt
# Specify figure size in inches
plt.figure(figsize=(6, 4)) # Width: 6 inches, Height: 4 inches
# Set x-axis label with different units
plt.xlabel('Distance (cm)') # Using centimeters as units
# Plotting data with specific units
x = [1, 2, 3, 4]
y = [10, 15, 12, 18]
plt.plot(x, y)
plt.title('Plot with Unit Handling')
plt.show()