极客教程Matplotlib 如何绘制笛卡尔坐标系
Matplotlib 是 Python 中常用的数据可视化库，它可以绘制各种各样的图形，从简单的线图、散点图到复杂的图形如3D图。在绘制图形时，Matplotlib 采用的是坐标系来表示数据，其中最常用的是笛卡尔坐标系。本文将讲解如何在 Matplotlib 中绘制笛卡尔坐标系。
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1. 简单的坐标系
在绘制图形的时候，Matplotlib 使用的是子图（subplot）的方式来组织图形。最简单的坐标系就是一个正方形的子图，如下所示：
import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots() #创建子图
ax.plot([0, 1], [0, 1]) #以列表的形式传入x, y坐标
plt.show()
这个例子中，我们通过
“`plt.subplots()“`创建了一个默认的子图，然后使用“`ax.plot()“`在这个子图上绘制了一条斜率为 1 的线段。这里我们可以看到，Matplotlib 没有显示坐标轴的刻度和标签，也没有显示网格线，只是显示了一条线段。
2. 设定坐标轴范围
在 Matplotlib 中，我们可以设置坐标轴的范围以适应我们的数据，可以通过
“`ax.set_xlim()“`和“`ax.set_ylim()“`来实现。
import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots() #创建子图
ax.plot([0, 1], [0, 1]) #以列表的形式传入x, y坐标
# 设定 x, y 坐标轴范围
ax.set_xlim(0, 1)
ax.set_ylim(0, 1)
plt.show()
运行这段代码后，我们可以看到 X 轴和 Y 轴的坐标范围都被限制在 0 到 1 之间，以适应我们的数据。如果不设定坐标轴的范围，Matplotlib 会自动调整坐标轴的范围以适应数据。
3. 坐标轴刻度和标签
为了更好地理解数据，我们需要为坐标轴添加刻度和标签。在 Matplotlib 中，可以通过
“`ax.set_xticks()“`和“`ax.set_yticks()“`来设置坐标轴的刻度，通过“`ax.set_xlabel()“`和“`ax.set_ylabel()“`来设置坐标轴的标签。
import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots() #创建子图
ax.plot([0, 1], [0, 1]) #以列表的形式传入x, y坐标
# 设定 x, y 坐标轴范围
ax.set_xlim(0, 1)
ax.set_ylim(0, 1)
#设定坐标轴刻度和标签
ax.set_xticks([0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0])
ax.set_yticks([0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0])
ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
plt.show()
运行后，我们可以看到 X 轴和 Y 轴上都添加了刻度，并显示了相应的标签。
4. 坐标轴位置和网格线
在 Matplotlib 中，还可以通过
“`ax.spines“`来控制坐标轴和边框的位置和样式，通过“`ax.grid()“`来显示网格线。
import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots() #创建子图
ax.plot([0, 1], [0, 1]) #以列表的形式传入x, y坐标
# 设定 x, y 坐标轴范围
ax.set_xlim(0, 1)
ax.set_ylim(0, 1)
#设定坐标轴刻度和标签
ax.set_xticks([0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0])
ax.set_yticks([0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0])
ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
#设定坐标轴和边框颜色和粗细
ax.spines['bottom'].set_color('blue')
ax.spines['left'].set_color('red')
ax.spines['bottom'].set_linewidth(2)
ax.spines['left'].set_linewidth(2)
#显示网格线
ax.grid()
plt.show()
运行这段代码后，我们可以看到 X 轴和 Y 轴的颜色和粗细被修改了，同时也显示了网格线。
总结
至此，我们已经介绍了如何在 Matplotlib 中绘制笛卡尔坐标系。我们可以使用
“`ax.plot()“`来绘制线段或散点图，通过“`ax.set_xlim()“`和“`ax.set_ylim()“`来设定坐标轴范围，通过“`ax.set_xticks()“`和“`ax.set_yticks()“`来设定坐标轴刻度和标签，最后通过“`ax.spines“`来控制坐标轴和边框的位置和样式，以及“`ax.grid()“`来显示网格线。希望这篇文章可以帮助你更好地使用 Matplotlib 绘制图形。