Matplotlib 基本用法和散点图

Matplotlib是Python中一款常用的可视化工具，其拥有丰富的图形库。本篇文章主要介绍 Matplotlib 中散点图的绘制，简单介绍 Matplotlib 的基本用法和散点图中可能出现的错误以及解决方法。

Matplotlib基础

Matplotlib 的基本要素主要有 Figure、Axes 以及 Axis。其中，Figure 代表整个图，可以包含多个 Axes 对象；一个 Axes 对象代表一个坐标系，可以包含多个 Axis 对象；一般情况下 Axis 对象是与坐标轴相关的。

在使用 Matplotlib 绘图的时候，我们一般先创建 Figure 对象，再在 Figure 对象中画出一个或多个 Axes 对象。为了方便绘图，可以通过 plt.subplots() 来一次性创建 Figure 和 Axes 对象。

下面是一个简单的例子，绘制了一条以 x 值为横坐标、y 值为纵坐标的直线。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y = x

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)

plt.show()

绘制散点图

散点图是一种常见的数据可视化方式，常用于展示两个变量之间的关系。在 Matplotlib 中，可以使用 scatter() 函数来绘制散点图。

下面是一个例子，绘制了一组具有不同颜色和标记的散点。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

N = 50
x = np.random.rand(N)
y = np.random.rand(N)
colors = np.random.rand(N)
area = (30 * np.random.rand(N))**2    # 点面积 array

fig, ax = plt.subplots()

ax.scatter(x, y, s=area, c=colors, alpha=0.5)

plt.show()

散点图常见错误

在绘制散点图的过程中，有些错误会导致图像无法正常显示。下面简单介绍一下可能出现的错误和解决方法。

ValueError: ‘c’ argument must be a color, a sequence of colors, or a sequence of numbers, not XXX

这个错误通常出现在 color 参数传入了一个文本类型的值。下面是一个例子，传入了一个字符串类型的颜色值，导致出现上述错误。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

N = 50
x = np.random.rand(N)
y = np.random.rand(N)
colors = 'blue'    # 错误的颜色值
area = (30 * np.random.rand(N))**2    # 点面积 array

fig, ax = plt.subplots()

ax.scatter(x, y, s=area, c=colors, alpha=0.5)

plt.show()

解决方法是将 colors 参数改为合适的颜色值或数值序列，例如使用一个数组表示颜色。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

N = 50
x = np.random.rand(N)
y = np.random.rand(N)
colors = np.random.rand(N)    # 随机颜色值 array
area = (30 * np.random.rand(N))**2    # 点面积 array

fig, ax = plt.subplots()

ax.scatter(x, y, s=area, c=colors, alpha=0.5)

plt.show()

TypeError: scatter() got multiple values for argument ‘s’

这个错误可能是由于在调用 scatter() 函数时，s 参数被传了两遍。下面是一个例子，s 参数被传了两次，导致出现上述错误。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

N = 50
x = np.random.rand(N)
y = np.random.rand(N)
colors = np.random.rand(N)
area = (30 * np.random.rand(N))**2

fig, ax = plt.subplots()

ax.scatter(x, y, s=area, s=80, c=colors, alpha=0.5)   # s 参数被重复传入

plt.show()

解决方法是删除其中一个 s 参数即可。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

N = 50
x = np.random.rand(N)
y = np.random.rand(N)
colors = np.random.rand(N)
area = (30 * np.random.rand(N))**2

fig, ax = plt.subplots()

ax.scatter(x, y, s=area, c=colors, alpha=0.5)

plt.show()