Matplotlib中怎么繪制折線圖

# Matplotlib中怎么繪制折線圖

Matplotlib是Python中最流行的數據可視化庫之一，廣泛應用于數據分析、科學計算和機器學習領域。折線圖（Line Plot）作為最基礎的圖表類型之一，能夠直觀展示數據隨時間或有序類別的變化趨勢。本文將詳細介紹如何使用Matplotlib繪制折線圖，包含基礎繪制、樣式定制和高級技巧。

## 一、基礎折線圖繪制

### 1.1 準備數據與基礎繪圖
首先導入必要的庫并生成示例數據：

```python
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成示例數據
x = np.linspace(0, 10, 100)  # 0到10的100個等間隔點
y = np.sin(x)  # 正弦曲線

使用plt.plot()函數即可繪制基礎折線圖：

plt.plot(x, y)
plt.show()

1.2 添加標題與標簽

通過以下方法增強圖表可讀性：

plt.plot(x, y)
plt.title("正弦函數曲線")  # 標題
plt.xlabel("X軸")          # X軸標簽
plt.ylabel("Y軸")          # Y軸標簽
plt.grid(True)            # 顯示網格
plt.show()

二、樣式定制

2.1 線條樣式控制

通過參數自定義線條外觀：

plt.plot(x, y, 
         color='red',      # 顏色
         linestyle='--',  # 線型（虛線）
         linewidth=2,      # 線寬
         marker='o',       # 數據點標記
         markersize=4,     # 標記大小
         label='sin(x)')   # 圖例標簽
plt.legend()
plt.show()

2.2 多線條對比

在同一坐標系中繪制多條折線：

y2 = np.cos(x)
plt.plot(x, y, label='sin(x)')
plt.plot(x, y2, label='cos(x)', linestyle=':')
plt.legend()
plt.show()

三、高級應用技巧

3.1 子圖繪制

使用subplot()創建多個坐標系：

plt.figure(figsize=(10, 4))  # 設置畫布大小

plt.subplot(1, 2, 1)  # 1行2列第1個子圖
plt.plot(x, y)
plt.title("正弦曲線")

plt.subplot(1, 2, 2)  # 第2個子圖
plt.plot(x, y2)
plt.title("余弦曲線")

plt.tight_layout()  # 自動調整子圖間距
plt.show()

3.2 動態數據更新

適用于實時數據可視化：

plt.ion()  # 開啟交互模式
fig, ax = plt.subplots()

for i in range(10):
    y_new = np.sin(x + i/2.0)
    ax.clear()
    ax.plot(x, y_new)
    ax.set_title(f"相位移動 {i/2.0}")
    plt.pause(0.5)  # 暫停0.5秒

四、常見問題解決

4.1 中文顯示問題

解決中文亂碼問題：

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # Windows系統
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False    # 解決負號顯示

4.2 導出高清圖片

保存矢量圖或高DPI位圖：

plt.plot(x, y)
plt.savefig('output.svg', format='svg')  # 矢量圖
plt.savefig('output.png', dpi=300)      # 300DPI高清圖

五、完整示例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 配置中文顯示
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

# 準備數據
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)

# 創建畫布
plt.figure(figsize=(8, 5), dpi=100)

# 繪制雙曲線
plt.plot(x, y1, color='blue', linewidth=2, label='正弦波')
plt.plot(x, y2, color='red', linestyle='--', label='余弦波')

# 添加標注
plt.title("三角函數對比圖", fontsize=16)
plt.xlabel("角度（弧度）", fontsize=12)
plt.ylabel("函數值", fontsize=12)
plt.legend(loc='upper right')

# 設置坐標軸范圍
plt.xlim(0, 2*np.pi)
plt.ylim(-1.1, 1.1)

# 顯示網格
plt.grid(alpha=0.4, linestyle=':')

# 保存并顯示
plt.savefig('trigonometric.png', bbox_inches='tight')
plt.show()

通過本文介紹，您應該已經掌握了Matplotlib繪制折線圖的核心方法。實際應用中，建議結合Pandas等數據處理庫，可以更高效地實現數據可視化需求。 “`