如何在matplotlib中绘制多条线|极客教程

如何在matplotlib中绘制多条线

参考：how to plot multiple lines in matplotlib

在数据可视化中，有时候我们需要同时在同一个图表中绘制多条线，比较它们之间的关系或者趋势。在这篇文章中，我们将学习如何使用matplotlib库在同一张图表中绘制多条线。

1. 导入必要的库

在绘制多条线之前，我们首先需要导入matplotlib库，并可能导入其他辅助库。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

2. 创建数据

接下来，我们需要创建一些数据用于绘制多条线。在这里，我们使用numpy库生成一些随机数据作为示例。

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

3. 绘制多条线

有了数据之后，我们就可以开始绘制多条线了。下面是一个简单的示例代码，绘制三条线，并设置不同的线型和颜色。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.plot(x, y1, linestyle='-', color='r', label='sin(x)')
plt.plot(x, y2, linestyle='--', color='g', label='cos(x)')
plt.plot(x, y3, linestyle=':', color='b', label='tan(x)')
plt.legend()
plt.show()

Output:

如何在matplotlib中绘制多条线

4. 设置线条样式

除了设置不同的线型和颜色之外，我们还可以设置线条的其他属性，比如线宽、透明度等。下面是一个示例代码，设置线宽为2，透明度为0.5。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.plot(x, y1, linestyle='-', color='r', linewidth=2, alpha=0.5)
plt.plot(x, y2, linestyle='--', color='g', linewidth=2, alpha=0.5)
plt.plot(x, y3, linestyle=':', color='b', linewidth=2, alpha=0.5)
plt.show()

Output:

如何在matplotlib中绘制多条线

5. 显示网格线

有时候我们需要在图表中显示网格线，以便更好地观察数据的分布和走势。下面是一个示例代码，显示图表的网格线。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.plot(x, y1, linestyle='-', color='r', label='sin(x)')
plt.plot(x, y2, linestyle='--', color='g', label='cos(x)')
plt.plot(x, y3, linestyle=':', color='b', label='tan(x)')
plt.legend()
plt.grid(True)
plt.show()

Output:

如何在matplotlib中绘制多条线

6. 添加标题和坐标轴标签

为了使图表更具可读性，我们可以添加标题和坐标轴标签。下面是一个示例代码，添加标题和坐标轴标签。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.plot(x, y1, linestyle='-', color='r', label='sin(x)')
plt.plot(x, y2, linestyle='--', color='g', label='cos(x)')
plt.plot(x, y3, linestyle=':', color='b', label='tan(x)')
plt.legend()
plt.title('Trigonometric Functions')
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('y')
plt.show()

Output:

如何在matplotlib中绘制多条线

7. 调整图表显示范围

有时候我们需要调整图表的显示范围，以便更清晰地观察数据。下面是一个示例代码，设置x轴和y轴的显示范围。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.plot(x, y1, linestyle='-', color='r', label='sin(x)')
plt.plot(x, y2, linestyle='--', color='g', label='cos(x)')
plt.plot(x, y3, linestyle=':', color='b', label='tan(x)')
plt.legend()
plt.xlim(0, 5)
plt.ylim(-1, 1)
plt.show()

Output:

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8. 绘制多个子图

除了在同一张图表中绘制多条线外，我们还可以使用子图来分别展示不同的数据。下面是一个示例代码，绘制包含两个子图的图表。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.subplot(2, 1, 1)
plt.plot(x, y1, color='r', label='sin(x)')
plt.legend()

plt.subplot(2, 1, 2)
plt.plot(x, y2, color='g', label='cos(x)')
plt.legend()

plt.show()

Output:

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9. 设置图例位置

当图表中有多条线时，我们可以通过设置图例的位置来更好地展示数据。下面是一个示例代码，设置图例在右上角显示。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.plot(x, y1, linestyle='-', color='r', label='sin(x)')
plt.plot(x, y2, linestyle='--', color='g', label='cos(x)')
plt.plot(x, y3, linestyle=':', color='b', label='tan(x)')
plt.legend(loc='upper right')
plt.show()

Output:

如何在matplotlib中绘制多条线

10. 自定义线型

除了默认的线型外，我们还可以自定义线型，以使每条线更加独特。下面是一个示例代码，自定义线型为虚线和点虚线。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

plt.plot(x, y1, linestyle=(0, (3, 5, 1, 5)), color='r', label='sin(x)')
plt.plot(x, y2, linestyle=(0, (3, 1, 1, 1)), color='g', label='cos(x)')
plt.plot(x, y3, linestyle=(0, (1, 1)), color='b', label='tan(x)')
plt.legend()
plt.show()