第五回:样式色彩秀芳华¶
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
第五回详细介绍matplotlib中样式和颜色的使用,绘图样式和颜色是丰富可视化图表的重要手段,因此熟练掌握本章可以让可视化图表变得更美观,突出重点和凸显艺术性。
关于绘图样式,常见的有3种方法,分别是修改预定义样式,自定义样式和rcparams。
关于颜色使用,本章介绍了常见的5种表示单色颜色的基本方法,以及colormap多色显示的方法。
一、matplotlib的绘图样式(style)¶
在matplotlib中,要想设置绘制样式,最简单的方法是在绘制元素时单独设置样式。 但是有时候,当用户在做专题报告时,往往会希望保持整体风格的统一而不用对每张图一张张修改,因此matplotlib库还提供了四种批量修改全局样式的方式
1.matplotlib预先定义样式¶
matplotlib贴心地提供了许多内置的样式供用户使用,使用方法很简单,只需在python脚本的最开始输入想使用style的名称即可调用,尝试调用不同内置样式,比较区别
plt.style.use('default')
plt.plot([1,2,3,4],[2,3,4,5]);
![../_images/index_3_02.png](../_images/index_3_02.png)
plt.style.use('ggplot')
plt.plot([1,2,3,4],[2,3,4,5]);
![../_images/index_4_02.png](../_images/index_4_02.png)
那么matplotlib究竟内置了那些样式供使用呢?总共以下26种丰富的样式可供选择。
print(plt.style.available)
['Solarize_Light2', '_classic_test_patch', 'bmh', 'classic', 'dark_background', 'fast', 'fivethirtyeight', 'ggplot', 'grayscale', 'seaborn', 'seaborn-bright', 'seaborn-colorblind', 'seaborn-dark', 'seaborn-dark-palette', 'seaborn-darkgrid', 'seaborn-deep', 'seaborn-muted', 'seaborn-notebook', 'seaborn-paper', 'seaborn-pastel', 'seaborn-poster', 'seaborn-talk', 'seaborn-ticks', 'seaborn-white', 'seaborn-whitegrid', 'tableau-colorblind10']
2.用户自定义stylesheet¶
在任意路径下创建一个后缀名为mplstyle的样式清单,编辑文件添加以下样式内容
axes.titlesize : 24
axes.labelsize : 20
lines.linewidth : 3
lines.markersize : 10
xtick.labelsize : 16
ytick.labelsize : 16
引用自定义stylesheet后观察图表变化。
plt.style.use('file/presentation.mplstyle')
plt.plot([1,2,3,4],[2,3,4,5]);
![../_images/index_8_01.png](../_images/index_8_01.png)
值得特别注意的是,matplotlib支持混合样式的引用,只需在引用时输入一个样式列表,若是几个样式中涉及到同一个参数,右边的样式表会覆盖左边的值。
plt.style.use(['dark_background', 'file/presentation.mplstyle'])
plt.plot([1,2,3,4],[2,3,4,5]);
![../_images/index_10_01.png](../_images/index_10_01.png)
3.设置rcparams¶
我们还可以通过修改默认rc设置的方式改变样式,所有rc设置都保存在一个叫做 matplotlib.rcParams的变量中。
修改过后再绘图,可以看到绘图样式发生了变化。
plt.style.use('default') # 恢复到默认样式
plt.plot([1,2,3,4],[2,3,4,5]);
![../_images/index_12_0.png](../_images/index_12_0.png)
mpl.rcParams['lines.linewidth'] = 2
mpl.rcParams['lines.linestyle'] = '--'
plt.plot([1,2,3,4],[2,3,4,5]);
![../_images/index_13_02.png](../_images/index_13_02.png)
另外matplotlib也还提供了一种更便捷的修改样式方式,可以一次性修改多个样式。
mpl.rc('lines', linewidth=4, linestyle='-.')
plt.plot([1,2,3,4],[2,3,4,5]);
![../_images/index_15_02.png](../_images/index_15_02.png)
二、matplotlib的色彩设置(color)¶
在可视化中,如何选择合适的颜色和搭配组合也是需要仔细考虑的,色彩选择要能够反映出可视化图像的主旨。
从可视化编码的角度对颜色进行分析,可以将颜色分为色相、亮度和饱和度
三个视觉通道。通常来说:
色相
: 没有明显的顺序性、一般不用来表达数据量的高低,而是用来表达数据列的类别。
明度和饱和度
: 在视觉上很容易区分出优先级的高低、被用作表达顺序或者表达数据量视觉通道。
具体关于色彩理论部分的知识,不属于本教程的重点,请参阅有关拓展材料学习。
学会这6个可视化配色基本技巧,还原数据本身的意义
在matplotlib中,设置颜色有以下几种方式:
1.RGB或RGBA¶
plt.style.use('default')
# 颜色用[0,1]之间的浮点数表示,四个分量按顺序分别为(red, green, blue, alpha),其中alpha透明度可省略
plt.plot([1,2,3],[4,5,6],color=(0.1, 0.2, 0.5))
plt.plot([4,5,6],[1,2,3],color=(0.1, 0.2, 0.5, 0.5));
![../_images/index_18_0.png](../_images/index_18_0.png)
2.HEX RGB 或 RGBA¶
# 用十六进制颜色码表示,同样最后两位表示透明度,可省略
plt.plot([1,2,3],[4,5,6],color='#0f0f0f')
plt.plot([4,5,6],[1,2,3],color='#0f0f0f80');
![../_images/index_20_0.png](../_images/index_20_0.png)
RGB颜色和HEX颜色之间是可以一一对应的,以下网址提供了两种色彩表示方法的转换工具。
https://www.colorhexa.com/
3.灰度色阶¶
# 当只有一个位于[0,1]的值时,表示灰度色阶
plt.plot([1,2,3],[4,5,6],color='0.5');
![../_images/index_22_0.png](../_images/index_22_0.png)
4.单字符基本颜色¶
# matplotlib有八个基本颜色,可以用单字符串来表示,分别是'b', 'g', 'r', 'c', 'm', 'y', 'k', 'w',对应的是blue, green, red, cyan, magenta, yellow, black, and white的英文缩写
plt.plot([1,2,3],[4,5,6],color='m');
![../_images/index_24_0.png](../_images/index_24_0.png)
6.使用colormap设置一组颜色¶
有些图表支持使用colormap的方式配置一组颜色,从而在可视化中通过色彩的变化表达更多信息。
在matplotlib中,colormap共有五种类型:
顺序(Sequential)。通常使用单一色调,逐渐改变亮度和颜色渐渐增加,用于表示有顺序的信息
发散(Diverging)。改变两种不同颜色的亮度和饱和度,这些颜色在中间以不饱和的颜色相遇;当绘制的信息具有关键中间值(例如地形)或数据偏离零时,应使用此值。
循环(Cyclic)。改变两种不同颜色的亮度,在中间和开始/结束时以不饱和的颜色相遇。用于在端点处环绕的值,例如相角,风向或一天中的时间。
定性(Qualitative)。常是杂色,用来表示没有排序或关系的信息。
杂色(Miscellaneous)。一些在特定场景使用的杂色组合,如彩虹,海洋,地形等。
x = np.random.randn(50)
y = np.random.randn(50)
plt.scatter(x,y,c=x,cmap='RdPu');
![../_images/index_28_0.png](../_images/index_28_0.png)
在以下官网页面可以查询上述五种colormap的字符串表示和颜色图的对应关系
https://matplotlib.org/stable/tutorials/colors/colormaps.html
思考题¶
学习如何自定义colormap,并将其应用到任意一个数据集中,绘制一幅图像,注意colormap的类型要和数据集的特性相匹配,并做简单解释