Ниже описаны несколько распространенных подходов к построению графиков с помощью Matplotlib.

• API Pyplot
• Объектно-ориентированный API
• Цвета в Matplotlib

API Pyplot

Модуль matplotlib.pyplot содержит функции, позволяющие быстро генерировать различные виды графиков. Примеры использования модуля matplotlib.pyplot можно найти в учебном пособии по Pyplot или в примерах использования Pyplot. Также рекомендуется ознакомиться с объектно-ориентированным подходом к построению графиков, описанным ниже.

matplotlib.pyplot.plotting()

Функция	Описание
acorr	Построить автокорреляцию x.
angle_spectrum	Построить спектр фаз.
annotate	Добавить аннотацию к точке xy с текстом s.
arrow	Добавить стрелку на оси.
autoscale	Автоматически масштабировать вид оси по данным (переключатель).
axes	Добавить оси на рисунок.
axhline	Добавить горизонтальную линию через ось.
axhspan	Добавить горизонтальный отрезок (прямоугольник) через ось.
axis	Удобный метод для получения или установки свойств осей.
axvline	Добавить вертикальную линию через ось.
axvspan	Добавить вертикальный отрезок (прямоугольник) через ось.
bar	Создать столбчатую диаграмму.
barbs	Построить 2-мерное поле стрелок.
barh	Создать горизонтальную столбчатую диаграмму.
box	Включить или выключить рамку осей.
boxplot	Создать диаграмму размаха.
broken_barh	Построить горизонтальные столбцы.
cla	Очистить текущую ось.
clabel	Разметить контурный график.
clf	Очистить текущий рисунок.
clim	Установить пределы цветов текущего изображения.
close	Закрыть окно рисунка.
cohere	Построить когерентность между x и y.
colorbar	Добавить цветовую шкалу к графику.
contour	Построить контурные линии.
contourf	Построить контурные линии.
csd	Построить кросс-спектральную плотность.
delaxes	Удалить ось из текущего рисунка.
draw	Перерисовать текущий рисунок.
errorbar	Построить график с ошибками.
eventplot	Построить идентичные параллельные линии в заданных позициях.
figimage	Добавить нересамплированное изображение на рисунок.
figlegend	Разместить легенду на рисунке.
fignum_exists
figtext	Добавить текст на рисунок.
figure	Создать новый рисунок.
fill	Построить заполненные многоугольники.
fill_between	Создать заполненные многоугольники между двумя кривыми.
fill_betweenx	Создать заполненные многоугольники между двумя горизонтальными кривыми.
findobj	Найти объекты графических элементов.
gca	Получить текущий экземпляр Axes на текущем рисунке, соответствующий заданным ключевым аргументам, или создать его.
gcf	Получить ссылку на текущий рисунок.
gci	Получить текущий цветной графический элемент.
get_figlabels	Возвращает список существующих меток рисунка.
get_fignums	Возвращает список существующих номеров рисунков.
grid	Включить или выключить сетку осей.
hexbin	Создать график с гексагональной разбивкой.
hist	Построить гистограмму.
hist2d	Создать 2D гистограмму.
hlines	Построить горизонтальные линии в каждой точке y от xmin до xmax.
hold
imread	Прочитать изображение из файла в массив.

imsave	Сохранение массива в виде файла изображения.
imshow	Отображение изображения на оси.
install_repl_displayhook	Установка обработчика отображения repl, чтобы любые устаревшие фигуры автоматически перерисовывались при возвращении управления в repl.
ioff	Выключение интерактивного режима.
ion	Включение интерактивного режима.
ishold
isinteractive	Возвращает состояние интерактивного режима.
legend	Размещает легенду на оси.
locator_params	Управление поведением локаторов делений шкалы.
loglog	Построение графика с логарифмической шкалой по осям x и y.
magnitude_spectrum	Построение графика спектра амплитуд.
margins	Установка или получение отступов автомасштабирования.
matshow	Отображение массива как матрицы в новом окне фигуры.
minorticks_off	Удаление вспомогательных делений шкалы с текущего графика.
minorticks_on	Отображение вспомогательных делений шкалы на текущем графике.
over
pause	Пауза на interval секунд.
pcolor	Создание псевдоцветного графика двумерного массива.
pcolormesh	Построение графика четырёхугольной сетки.
phase_spectrum	Построение графика спектра фаз.
pie	Построение круговой диаграммы.
plot	Построение линий и/или маркеров на Axes.
plot_date	График с данными, содержащими даты.
plotfile	Построение графика данных из файла.
polar	Построение полярного графика.
psd	Построение графика спектральной плотности мощности.
quiver	Построение поля векторов в виде стрелок.
quiverkey	Добавление ключа к графику векторов.
rc	Установка текущих параметров rc.
rc_context	Возвращает менеджер контекста для управления параметрами rc.
rcdefaults	Восстановление параметров rc по внутренним значениям по умолчанию Matplotlib.
rgrids	Получение или установка радиальных линий сетки на полярном графике.
savefig	Сохранение текущей фигуры.
sca	Установка текущей оси ax.
scatter	Построение диаграммы рассеяния x по y.
sci	Установка текущего изображения.
semilogx	Построение графика с логарифмической шкалой по оси x.
semilogy	Построение графика с логарифмической шкалой по оси y.
set_cmap	Установка цветовой палитры по умолчанию.
setp	Установка свойства объекта художника.
show	Отображение фигуры.
specgram	Построение спектрограммы.
spy	Построение рисунка разреженности двумерного массива.
stackplot	Отрисовка стопки областей.
stem	Создание графика стебля.
step	Построение графика ступенчатой функции.
streamplot	Отрисовка линий тока векторного потока.
subplot	Возвращает подграфик, расположенный в соответствии с заданным определением сетки.
subplot2grid	Создание подграфика в сетке.
subplot_tool	Открытие окна инструмента подграфиков для фигуры.
subplots	Создание фигуры и набора подграфиков. Эта утилита делает удобным создание распространенных макетов подграфиков, включая объект фигуры, в одном вызове.

subplots_adjust	Настройка макета подграфиков.
suptitle	Добавление центрированного заголовка к рисунку.
switch_backend	Переключение системного бэкенда.
table	Добавление таблицы на текущую ось.
text	Добавление текста на ось.
thetagrids	Получение или установка расположения линий сетки по углу в полярном графике.
tick_params	Изменение внешнего вида делений и меток делений.
ticklabel_format	Изменение ScalarFormatter по умолчанию для линейных осей.
tight_layout	Автоматическая настройка параметров подграфиков для указанного отступа.
title	Установка заголовка текущей оси.
tricontour	Отрисовка контуров на неупорядоченной треугольной сетке.
tricontourf	Отрисовка контуров на неупорядоченной треугольной сетке.
tripcolor	Создание псевдоцветного графика неупорядоченной треугольной сетки.
triplot	Отрисовка неупорядоченной треугольной сетки в виде линий и/или маркеров.
twinx	Создание второй оси, которая использует ось x.
twiny	Создание второй оси, которая использует ось y.
uninstall_repl_displayhook	Удаляет обработчик отображения matplotlib.
violinplot	Создание графика «скрипка».
vlines	Отрисовка вертикальных линий.
xcorr	Отрисовка взаимной корреляции между x и y.
xkcd	Включает режим рисования в стиле комиксов xkcd.
xlabel	Установка метки оси x текущей оси.
xlim	Получение или установка пределов оси x текущей оси.
xscale	Установка масштаба оси x.
xticks	Получение или установка значений и меток делений оси x.
ylabel	Установка метки оси y текущей оси.
ylim	Получение или установка пределов оси y текущей оси.
yscale	Установка масштаба оси y.
yticks	Получение или установка значений и меток делений оси y.

Объектно-ориентированный API

Большинство этих функций также существуют как методы в классе matplotlib.axes.Axes. Вы можете использовать их с «объектно-ориентированным» подходом к Matplotlib.

Хотя с модулем matplotlib.pyplot легко быстро генерировать графики, мы рекомендуем использовать объектно-ориентированный подход для большего контроля и настройки ваших графиков. См. методы в классе matplotlib.axes.Axes() для многих из тех же функций построения графиков. Примеры использования объектно-ориентированного подхода к Matplotlib см. на странице Примеры API.

Цвета в Matplotlib

Существует множество цветовых карт, которые вы можете использовать для сопоставления данных с цветовыми значениями. Ниже мы перечислим несколько способов использования цвета в Matplotlib.

Для более подробного ознакомления с цветовыми картами см. учебник Цветовые карты в Matplotlib.

matplotlib.pyplot.colormaps()

Matplotlib предоставляет множество цветовых схем, и другие можно добавить с помощью register_cmap(). Эта функция документирует встроенные цветовые схемы и также вернёт список всех зарегистрированных схем, если она вызвана.

Вы можете установить цветовую схему для изображения, pcolor, scatter и т. д., используя ключевой аргумент:

imshow(X, cmap=cm.hot)

или используя функцию set_cmap():

imshow(X)
pyplot.set_cmap('hot')
pyplot.set_cmap('jet')

В интерактивном режиме set_cmap() обновит цветовую схему постфактум, что позволит вам увидеть, какая из них лучше всего подходит для ваших данных.

Все встроенные цветовые схемы могут быть перевернуты путём добавления _r: Например, gray_r является обратной схемой gray.

Существует несколько распространённых цветовых схем, используемых в визуализации:

Последовательные схемы

для униполярных данных, которые прогрессируют от низких к высоким значениям

Различающиеся схемы

для биполярных данных, которые подчёркивают положительные или отрицательные отклонения от центрального значения

Циклические схемы

предназначены для построения значений, которые повторяются на концах, таких как фазовый угол, направление ветра или время суток

Качественные схемы

для номинальных данных, не имеющих внутренней упорядоченности, где цвет используется только для различения категорий

Matplotlib поставляется с 4 перцептуально однородными цветовыми картами, которые являются рекомендуемыми цветовыми картами для последовательных данных:

Цветовая карта	Описание
inferno	перцептуально однородные оттенки чёрного-красного-жёлтого
magma	перцептуально однородные оттенки чёрного-красного-белого
plasma	перцептуально однородные оттенки синего-красного-жёлтого
viridis	перцептуально однородные оттенки синего-зелёного-жёлтого

Следующие цветовые схемы основаны на цветовых спецификациях и дизайнах ColorBrewer, разработанных Синтией Брюэр:

Различающиеся схемы ColorBrewer (яркость максимальна в середине и уменьшается к разноцветным концам):

Цветовая карта	Описание
BrBG	коричневый, белый, сине-зелёный
PiYG	розовый, белый, жёлто-зелёный
PRGn	фиолетовый, белый, зелёный
PuOr	оранжевый, белый, фиолетовый
RdBu	красный, белый, синий
RdGy	красный, белый, серый
RdYlBu	красный, жёлтый, синий
RdYlGn	красный, жёлтый, зелёный
Spectral	красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий

Последовательные схемы ColorBrewer (яркость монотонно убывает):

Цветовая карта	Описание
Blues	белый до тёмно-синего
BuGn	белый, светло-синий, тёмно-зелёный
BuPu	белый, светло-синий, тёмно-фиолетовый
GnBu	белый, светло-зелёный, тёмно-синий
Greens	белый до тёмно-зелёного
Greys	белый до чёрного (нелинейно)
Oranges	белый, оранжевый, тёмно-коричневый
OrRd	белый, оранжевый, тёмно-красный
PuBu	белый, светло-фиолетовый, тёмно-синий
PuBuGn	белый, светло-фиолетовый, тёмно-зелёный
PuRd	белый, светло-фиолетовый, тёмно-красный
Purples	белый до тёмно-фиолетового
RdPu	белый, розовый, тёмно-фиолетовый
Reds	белый до тёмно-красного
YlGn	светло-жёлтый, тёмно-зелёный
YlGnBu	светло-жёлтый, светло-зелёный, тёмно-синий
YlOrBr	светло-жёлтый, оранжевый, тёмно-коричневый
YlOrRd	светло-жёлтый, оранжевый, тёмно-красный

Качественные схемы ColorBrewer:

(Для построения номинальных данных используется ListedColormap, а не LinearSegmentedColormap. Для разных количеств категорий рекомендуются разные наборы цветов.)

• Accent
• Dark2
• Paired
• Pastel1
• Pastel2
• Set1
• Set2
• Set3

Также включен набор цветовых карт, полученных из одноимённых цветовых карт, поставляемых с Matlab:

Цветовая карта	Описание
autumn	последовательные линейно увеличивающиеся оттенки от красного к оранжевому к жёлтому
bone	последовательная возрастающая чёрно-белая цветовая карта с оттенком синего, для эмуляции рентгеновской плёнки
cool	линейно убывающие оттенки от сине-голубого к пурпурно-розовому
copper	последовательные увеличивающиеся оттенки чёрного-медного
flag	повторяющийся красно-бело-сине-чёрный узор (не циклический на концах)
gray	последовательно линейно увеличивающаяся чёрно-белая шкала серого
hot	последовательная чёрно-красно-жёлто-белая, для эмуляции чёрного излучения тела при возрастающих температурах
hsv	циклический красный-жёлтый-зелёный-голубовато-синий-пурпурно-розовый-красный, сформированный изменением компонента оттенка в цветовом пространстве HSV
jet	спектральная карта с тёмными концами, сине-голубовато-жёлто-красная; основана на моделировании струи жидкости NCSA [1]
pink	последовательное увеличение пастельного чёрного-розового-белого, для создания оттенка сепии фотографий
prism	повторяющийся красно-жёлто-зелёно-сине-пурпурно-…-зелёный узор (не циклический на концах)
spring	линейно увеличивающиеся оттенки от пурпурно-розового к жёлтому
summer	последовательные линейно увеличивающиеся оттенки от зелёного к жёлтому
winter	линейно увеличивающиеся оттенки от синего к зелёному

Включен набор палитр из пакета научной визуализации Yorick, эволюции пакета GIST, оба от Дэвида Х. Манро:

Цветовая карта	Описание
gist_earth	цвета картографа от тёмно-синего глубокого океана до зелёных низменностей до коричневых высот до белых гор
gist_heat	последовательно возрастающая чёрно-красно-оранжево-белая, для эмуляции чёрного излучения тела от железного стержня, когда он нагревается
gist_ncar	псевдоспектральная чёрно-сине-зелёно-жёлто-красно-пурпурно-белая цветовая карта от Национального центра атмосферных исследований [2]
gist_rainbow	пробегает цвета в спектральном порядке от красного до фиолетового при полной насыщенности (как hsv, но не циклический)
gist_stern	«Специальная таблица цветов Штерна» из программного обеспечения Interactive Data Language

Другие различные схемы:

Цветовая карта	Описание
afmhot	последовательный чёрный-оранжевый-жёлтый-белый спектр чёрного тела, обычно используется в атомно-силовой микроскопии
brg	сине-красный-зелёный
bwr	различающаяся сине-бело-красная
coolwarm	различающаяся сине-серо-красная, предназначенная для устранения проблем с 3D затенением, дальтонизмом и порядком цветов [3]
CMRmap	«Цветовые карты по умолчанию на цветных изображениях часто воспроизводятся в виде непонятных черно-белых изображений. Предлагаемая цветовая карта поддерживает эстетически приятное цветовое изображение, которое автоматически воспроизводится в монотонно-сером с дискретными, количественно определяемыми уровнями насыщенности.» [4]
cubehelix	В отличие от большинства других цветовых схем, cubehelix была разработана Д.А. Грин, чтобы монотонно увеличиваться по восприятию яркости. Кроме того, при печати на черно-белом принтере PostScript схема даёт монотонно увеличивающуюся шкалу серого. Эта цветовая схема называется cubehelix, потому что значения r, g, b, которые она производит, можно визуализировать как сплющенную спираль вокруг диагонали в кубе цветов r, g, b.
gnuplot	традиционная схема pm3d gnuplot (чёрно-сине-красно-жёлтый)
gnuplot2	последовательный цвет, печатаемый как серый (чёрно-сине-фиолетово-жёлто-белый)
ocean	зелёно-сине-белый
rainbow	спектральная пурпурно-сине-зелёно-жёлто-оранжево-красная цветовая карта с расходящейся яркостью
seismic	расходящаяся сине-бело-красная
nipy_spectral	чёрно-фиолетово-сине-зелёно-жёлто-красно-белая шкала, первоначально из проекта Neuroimaging in Python
terrain	цвета картографа, сине-зелёно-жёлто-коричнево-белые, первоначально из IGOR Pro

Следующие цветовые схемы избыточны и могут быть удалены в будущих версиях. Рекомендуется использовать названия в описаниях вместо них, что даёт идентичный результат:

Цветовая карта	Описание
gist_gray	идентично gray
gist_yarg	идентично gray_r
binary	идентично gray_r
spectral	идентично nipy_spectral [5]

Примечания

[1]	Цветовые карты радуги, jet в частности, считаются плохим выбором для научной визуализации многими исследователями: Rainbow Color Map (Still) Considered Harmful

[2]	Похоже на «BkBlAqGrYeOrReViWh200» из NCAR Command Language. См. Color Table Gallery

[3]	См. Diverging Color Maps for Scientific Visualization Кеннета Мореленда.

[4]	См. Карта цветов для эффективного черно-белого рендеринга изображений с цветовой шкалой Кэри Раппапорт

[5]	Изменено для отличия от карты цветов Spectral от ColorBrewer. spectral() по-прежнему работает, но set_cmap('nipy_spectral') рекомендуется для ясности.