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, которые позволяют быстро генерировать различные виды графиков. Примеры использования модуля matplotlib.pyplot можно найти в учебнике по Pyplot или в примерах Pyplot. Также рекомендуется ознакомиться с объектно-ориентированным подходом к построению графиков, описанным ниже.

matplotlib.pyplot.plotting() [source]

Функция	Описание
acorr	Построить автокорреляцию x.
angle_spectrum	Построить спектр фаз.
annotate	Добавить аннотацию к точке xy с текстом s.
arrow	Добавить стрелку на ось.
autoscale	Автоматически масштабировать область оси данных (переключатель).
axes	Добавить ось на текущую фигуру и сделать её текущей.
axhline	Добавить горизонтальную линию через ось.
axhspan	Добавить горизонтальный диапазон (прямоугольник) через ось.
axis	Удобный метод для получения или задания свойств оси.
axvline	Добавить вертикальную линию через ось.
axvspan	Добавить вертикальный диапазон (прямоугольник) через ось.
bar	Создать столбчатую диаграмму.
barbs	Построить 2-мерное поле стрелок.
barh	Создать горизонтальную столбчатую диаграмму.
box	Включить или выключить рамку оси на текущей оси.
boxplot	Создать диаграмму «ящик с усами».
broken_barh	Построить горизонтальную последовательность прямоугольников.
cla	Очистить текущую ось.
clabel	Добавить метки к контурному графику.
clf	Очистить текущую фигуру.
clim	Установить пределы цвета текущего изображения.
close	Закрыть окно фигуры.
cohere	Построить когерентность между x и y.
colorbar	Добавить шкалу цвета к графику.
contour	Построить контурные линии.
contourf	Построить контурные линии.
csd	Построить кросс-спектральную плотность.
delaxes	Удалить заданную Axes ax из текущей фигуры.
draw	Перерисовать текущую фигуру.
errorbar	Построить график y по x с линиями и/или маркерами с ошибками.
eventplot	Построить идентичные параллельные линии в заданных позициях.
figimage	Добавить непересэмплированное изображение в фигуру.
figlegend	Поместить легенду в фигуру.
fignum_exists
figtext	Добавить текст в фигуру.
figure	Создаёт новую фигуру.
fill	Построить заполненные многоугольники.
fill_between	Заполнить область между двумя горизонтальными кривыми.
fill_betweenx	Заполнить область между двумя вертикальными кривыми.
findobj	Найти объекты элементов графика.
gca	Получить текущий экземпляр Axes на текущей фигуре, соответствующий заданным ключевым аргументам, или создать его.
gcf	Получить ссылку на текущую фигуру.
gci	Получить текущий элемент графика, пригодный для изменения цвета.
get_figlabels	Вернуть список существующих меток фигур.
get_fignums	Вернуть список существующих номеров фигур.
grid	Включить или выключить сетку оси.
hexbin	Создать график с гексагональными ячейками.
hist	Построить гистограмму.
hist2d	Построить 2D гистограмму.
hlines	Построить горизонтальные линии в каждой точке y от xmin до xmax.
hold

imread	Чтение изображения из файла в массив.
imsave	Сохранение массива как изображения в файл.
imshow	Отображение изображения на осях.
install_repl_displayhook	Установка обработчика отображения repl, чтобы любые устаревшие фигуры автоматически перерисовывались при возвращении управления в repl.
ioff	Отключение интерактивного режима.
ion	Включение интерактивного режима.
ishold
isinteractive	Возвращает состояние интерактивного режима.
legend	Размещает легенду на осях.
locator_params	Управление поведением локаторов делений.
loglog	Построение графика с логарифмической шкалой по обеим осям (x и y).
magnitude_spectrum	Построение спектра амплитуд.
margins	Устанавливает или извлекает отступы автомасштабирования.
matshow	Отображение массива как матрицы в новом окне фигуры.
minorticks_off	Удаление вспомогательных делений с текущего графика.
minorticks_on	Отображение вспомогательных делений на текущем графике.
over
pause	Пауза на interval секунд.
pcolor	Создание псевдоцветного графика с нерегулярной прямоугольной сеткой.
pcolormesh	Создание псевдоцветного графика с нерегулярной прямоугольной сеткой.
phase_spectrum	Построение спектра фаз.
pie	Построение круговой диаграммы.
plot	Построение графика y в зависимости от x с линиями и/или маркерами.
plot_date	Построение графика данных, содержащих даты.
plotfile	Построение графика данных из файла.
polar	Построение полярного графика.
psd	Построение графика плотности спектральной мощности.
quiver	Построение 2-мерного поля стрелок.
quiverkey	Добавление ключа к графику стрелок.
rc	Установить текущие параметры rc.
rc_context	Возвращает контекстный менеджер для управления параметрами rc.
rcdefaults	Восстановление параметров rc по умолчанию Matplotlib.
rgrids	Получение или установка радиальных линий сетки на полярном графике.
savefig	Сохранение текущей фигуры.
sca	Установить текущий объект Axes в ax.
scatter	Диаграмма рассеяния y по x с изменяемым размером и/или цветом маркеров.
sci	Установить текущее изображение.
semilogx	Построение графика с логарифмической шкалой по оси x.
semilogy	Построение графика с логарифмической шкалой по оси y.
set_cmap	Установить цветовую карту по умолчанию.
setp	Установить свойство объекта художника.
show	Отобразить фигуру.
specgram	Построить спектрограмму.
spectral	Установить цветовую карту на "spectral".
spy	Построение схемы разреженности на 2-мерном массиве.
stackplot	Рисует график с накопленными областями.
stem	Создать график стебля.
step	Построить ступенчатый график.
streamplot	Рисует линии потока векторного поля.
subplot	Возвращает поддиаграмму в заданной позиции на сетке.
subplot2grid	Создает ось в заданном месте внутри регулярной сетки.
subplot_tool	Запускает окно инструмента subplot для фигуры.

subplots	Создание фигуры и набора подграфиков. Эта утилита-обёртка упрощает создание общих макетов подграфиков, включая объект фигуры, в одном вызове.
subplots_adjust	Настройка макета подграфиков.
suptitle	Добавление центрированного заголовка к фигуре.
switch_backend	Переключение стандартного бэкэнда.
table	Добавление таблицы на текущие оси.
text	Добавление текста на оси.
thetagrids	Получение или установка расположения линий сетки по углу θ в полярном графике.
tick_params	Изменение внешнего вида делений, меток делений и линий сетки.
ticklabel_format	Изменение ScalarFormatter, используемого по умолчанию для линейных осей.
tight_layout	Автоматическая настройка параметров подграфиков для задания указанного отступа.
title	Установка заголовка текущих осей.
tricontour	Рисование контуров на неструктурированной треугольной сетке.
tricontourf	Рисование контуров на неструктурированной треугольной сетке.
tripcolor	Создание псевдоцветного графика неструктурированной треугольной сетки.
triplot	Рисование неструктурированной 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 скрипки.
vlines	Построение вертикальных линий.
xcorr	Построение взаимной корреляции между x и y.
xkcd	Включает режим рисования в стиле комиксов xkcd.
xlabel	Установка метки оси x текущих осей.
xlim	Получение или установка пределов оси x текущих осей.
xscale	Установка масштаба оси x.
xticks	Получение или установка текущих меток и делений оси x.
ylabel	Установка метки оси y текущих осей.
ylim	Получение или установка пределов оси y текущих осей.
yscale	Установка масштаба оси y.
yticks	Получение или установка текущих меток и делений оси y.

Объектно-ориентированный API

Большинство этих функций также существуют в виде методов класса 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 большей гибкости и настройки ваших графиков. Смотрите методы класса matplotlib.axes.Axes() для многих таких же функций построения графиков. Примеры использования объектно-ориентированного подхода к Matplotlib см. в примерах API.

Цвета в Matplotlib

Существует множество цветовых палитр, которые можно использовать для отображения данных с помощью цветов. Ниже приведены несколько способов использования цвета в Matplotlib.

Для более глубокого изучения цветовых палитр см. учебник Цветовые палитры в Matplotlib.

matplotlib.pyplot.colormaps() [source]

Matplotlib предоставляет ряд цветовых карт, и другие можно добавить с помощью register_cmap(). Эта функция документирует встроенные цветовые карты и также вернёт список всех зарегистрированных цветовых карт, если будет вызвана.

Вы можете установить цветовую карту для изображения, pcolor, scatter и т. д., используя ключевое слово:

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 карту постфактум, позволяя вам увидеть, какая из них лучше всего подходит для ваших данных.

Все встроенные цветовые карты можно обратить, добавив _r: Например, gray_r — это обратная gray.

Существуют несколько распространённых цветовых схем, используемых в визуализации:

Последовательные схемы

для однополярных данных, которые прогрессивно меняются от низкого значения к высокому

Разделяющие схемы

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

Циклические схемы

предназначены для построения значений, которые повторяются в конечных точках, 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 перцептивно-равномерными цветовыми картами, которые являются рекомендуемыми цветовыми картами для последовательных данных:

Цветовая карта	Описание
inferno	перцептивно-равномерные оттенки чёрного-красного-жёлтого
magma	перцептивно-равномерные оттенки чёрного-красного-белого
plasma	перцептивно-равномерные оттенки синего-красного-жёлтого
viridis	перцептивно-равномерные оттенки синего-зелёного-жёлтого

Следующие цветовые карты основаны на цветовых спецификациях и дизайне ColorBrewer, разработанных Синтией Брюэр:

Разделяющие цветовые карты ColorBrewer (яркость максимальна в середине и уменьшается в направлении разноцветных конечных точек):

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 цветовые карты ColorBrewer (яркость монотонно уменьшается):

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 цветовые карты ColorBrewer:

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

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

Также включён набор цветовых карт, полученных из цветовых карт с аналогичным названием, предоставленных в Matlab:

Цветовая карта	Описание
autumn	последовательные линейно возрастающие оттенки красного-оранжевого-жёлтого
bone	последовательно возрастающая чёрно-белая цветовая карта с оттенком синего, для эмуляции рентгеновской плёнки
cool	линейно убывающие оттенки циана-пурпурного
copper	последовательно возрастающие оттенки чёрного-медного
flag	повторяющийся красный-белый-синий-чёрный узор (не циклический в конечных точках)
gray	последовательно возрастающая чёрно-белая градация серого
hot	последовательный чёрный-красный-жёлтый-белый, для эмуляции чёрного излучения от объекта при возрастающих температурах
hsv	циклический красный-жёлтый-зелёный-циановый-синий-пурпурный-красный, образованный изменением компонента оттенка в цветовом пространстве HSV
jet	спектральная карта с тёмными конечными точками, синий-голубой-жёлтый-красный; основана на моделировании потоковой струи NCSA [1]
pink	последовательно возрастающие пастельные чёрный-розовый-белый, предназначенные для сепии цвета фотографий
prism	повторяющийся красный-жёлтый-зелёный-синий-фиолетовый-...-зелёный узор (не циклический в конечных точках)
spring	линейно возрастающие оттенки пурпурного-жёлтого
summer	последовательно возрастающие оттенки зелёного-жёлтого
winter	линейно возрастающие оттенки синего-зелёного

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

Цветовая карта	Описание
gist_earth	цвета картографов от тёмно-синего глубокого океана до зелёных низин, коричневых возвышенностей и белых гор
gist_heat	последовательно возрастающие чёрный-красный-оранжевый-белый, для эмуляции чёрного излучения от железного стержня по мере его нагрева
gist_ncar	псевдоспектральная чёрно-сине-зелёно-жёлто-красно-фиолетово-белая цветовая карта из Национального центра атмосферных исследований [2]
gist_rainbow	проходит через цвета в спектральном порядке от красного до фиолетового при полной насыщенности (как hsv, но не циклический)
gist_stern	"специальная таблица цветов Стерна" 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	синий-красный-зелёный
bwr	разделяющий синий-белый-красный
coolwarm	разделяющий синий-серый-красный, предназначенный для избегания проблем с затенением в 3D, цветовой слепотой и порядком цветов [3]
CMRmap	«Цветовые карты по умолчанию на цветовых изображениях часто воспроизводятся в запутанные черно-белые изображения. Предлагаемая цветовая карта поддерживает эстетически привлекательное цветовое изображение, которое автоматически воспроизводится в монотонную градацию серого с дискретными, количественно определяемыми уровнями насыщенности». [4]
cubehelix	В отличие от большинства других цветовых схем, cubehelix была разработана Д.А. Грином для монотонного возрастания воспринимаемой яркости. Кроме того, при печати на черно-белом постскрипте схеме получается градация серого с монотонно возрастающей яркостью. Эта цветовая схема называется cubehelix, потому что значения r,g,b, полученные, могут быть визуализированы как сплюснутая спираль вокруг диагонали в цветном кубе r,g,b.
gnuplot	традиционная схема pm3d gnuplot (чёрный-синий-красный-жёлтый)
gnuplot2	последовательная цветовая карта, печатаемая как серая (чёрный-синий-фиолетовый-жёлтый-белый)
ocean	зелёно-сине-белый
rainbow	спектральная пурпурно-сине-зелёно-жёлто-оранжево-красная цветовая карта с расходящейся яркостью
seismic	разделяющий синий-белый-красный
nipy_spectral	чёрно-фиолетово-сине-зелёно-жёлто-красно-белая цветовая гамма, первоначально из проекта Neuroimaging in Python
terrain	цвета картографов, синий-зелёный-жёлтый-коричневый-белый, первоначально из IGOR Pro

Следующие цветовые карты являются избыточными и могут быть удалены в будущих версиях. Рекомендуется использовать названия в описаниях вместо них, которые дают 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 неудачным 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 Spectral от ColorBrewer. spectral() всё ещё работает, но set_cmap('nipy_spectral') рекомендуется для ясности.