Matplotlib 全面使用指南

安装与环境配置

确保已安装 Python 3.6 及以上版本。通过 pip 安装 Matplotlib：

pip install matplotlib

若需扩展功能（如 3D 绘图），可一并安装 NumPy：

pip install numpy

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基础绘图

折线图示例：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4]
y = [10, 20, 25, 30]
plt.plot(x, y, color='blue', linestyle='--', label='Sample Line')
plt.xlabel('X Axis')
plt.ylabel('Y Axis')
plt.title('Basic Line Plot')
plt.legend()
plt.show()

散点图：

plt.scatter(x, y, color='red', marker='o', label='Data Points')
plt.grid(True)
plt.show()

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图表自定义

调整样式：

• 线宽与透明度：

  plt.plot(x, y, linewidth=2.5, alpha=0.6)
  

• 坐标轴范围：

  plt.xlim(0, 5)
  plt.ylim(0, 40)
  

多图布局： 使用 subplots 创建多个子图：

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1, 2, figsize=(10, 4))
ax1.plot(x, y, color='green')
ax2.bar(['A', 'B'], [5, 10])
plt.tight_layout()
plt.show()

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高级图表类型

直方图：

import numpy as np
data = np.random.randn(1000)
plt.hist(data, bins=30, edgecolor='black')
plt.show()

3D 绘图：

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.scatter([1, 2], [3, 4], [5, 6], c='r')
plt.show()

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输出与保存

保存为图片（支持 PNG、JPEG、SVG 等格式）：

plt.savefig('output.png', dpi=300, bbox_inches='tight')

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性能优化技巧

• 大数据集时使用 rasterized=True 减少矢量图大小。
• 避免重复创建图形对象，复用 fig 和 ax。
• 对于动态数据更新，使用 FuncAnimation：

  from matplotlib.animation import FuncAnimation
  def update(frame):
      line.set_ydata(np.sin(x + frame/10))
      return line,
  anim = FuncAnimation(fig, update, frames=100, interval=50)
  anim.save('animation.gif')
  

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常见问题解决

中文显示乱码：

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # Windows
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决负号显示问题

交互模式： 启用交互式窗口（适用于 IPython/Jupyter）：

plt.ion()
plt.plot(x, y)
plt.ioff()