用Pycharm輕鬆實現圖形繪製

一、Pycharm如何繪製圖形

在Pycharm中，可以使用一個多功能的包“matplotlib”來實現多種圖形的繪製。這個包可以繪製線圖、柱狀圖、散點圖、曲線圖、甚至是3D圖等等。我們只需要安裝這個包並進行簡單的調用，即可在Pycharm中輕鬆實現圖形的繪製。下面以繪製一個簡單的線圖為例說明。

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4]
y = [2, 4, 6, 8]

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

以上代碼首先調用matplotlib.pyplot包，並導入plt庫。然後定義兩個列表x與y，分別為圖形的x軸與y軸數據。接下來使用plt.plot()方法將這兩個列表繪製成一條線圖，並使用plt.show()方法進行展示。

二、Pycharm繪製圖形的調整

在實際使用中，我們可能需要對繪製出來的圖形進行一些調整，包括修改標題、調整坐標範圍、更改線條顏色等。下面，我們分別介紹這些調整的方法。

1. 修改圖形標題

我們可以使用plt.title()方法來修改圖形的標題，代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4]
y = [2, 4, 6, 8]

plt.plot(x, y)
plt.title("A Simple Line Graph")
plt.show()

以上代碼在之前的基礎上增加了一行plt.title()方法，將圖形的標題設置為”A Simple Line Graph”。

2. 調整坐標範圍

我們可以使用plt.xlim()方法和plt.ylim()方法來分別調整x軸和y軸的坐標範圍。例如，我們想要x軸從2到5，y軸從0到10，代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4]
y = [2, 4, 6, 8]

plt.plot(x, y)
plt.title("A Simple Line Graph")
plt.xlim((2, 5))
plt.ylim((0, 10))
plt.show()

以上代碼在之前的基礎上增加了兩行plt.xlim()和plt.ylim()方法，分別將x軸和y軸的坐標範圍設置為(2, 5)和(0, 10)。

3. 更改線條顏色

我們可以使用plt.plot()方法的第三個參數（默認為“b-”）來調整線條的顏色。例如，我們想要將線條顏色改為紅色，代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1, 2, 3, 4]
y = [2, 4, 6, 8]

plt.plot(x, y, 'r-')
plt.title("A Simple Line Graph")
plt.show()

以上代碼在之前的基礎上修改了plt.plot()方法的第三個參數，將線條顏色改為紅色。

三、Pycharm繪製常用圖形

在實際開發中，我們經常需要繪製一些常見的圖形，例如柱狀圖、餅圖等等。下面，我們分別介紹這些常見圖形的繪製方法。

1. 繪製柱狀圖

我們可以使用plt.bar()方法來繪製柱狀圖，例如，我們想要繪製一張銷售額的柱狀圖，代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt

sales = [20, 35, 30, 25, 15]
cities = ['Beijing', 'Shanghai', 'Guangzhou', 'Shenzhen', 'Hangzhou']

plt.bar(cities, sales)
plt.title("Sales Bar Graph")
plt.xlabel("City")
plt.ylabel("Sales")
plt.show()

以上代碼首先定義了兩個列表sales和cities，分別為圖形的y軸和x軸數據。然後使用plt.bar()方法將這兩個列表繪製成柱狀圖，並使用plt.title()、plt.xlabel()、plt.ylabel()方法分別設置標題、x軸標籤和y軸標籤。

2. 繪製餅圖

我們可以使用plt.pie()方法來繪製餅圖，例如，我們想要繪製一張不同課程的佔比餅圖，代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt

courses = ['Math', 'English', 'History', 'Physics']
counts = [30, 50, 20, 40]

plt.pie(counts, labels=courses)
plt.title("Courses Pie Chart")
plt.show()

以上代碼首先定義了兩個列表courses和counts，分別為餅圖的標籤和佔比數據。然後使用plt.pie()方法將這兩個列表繪製成餅圖，並使用plt.title()方法設置標題。

四、Pycharm繪製高級圖形

在實際開發中，我們有時需要繪製一些高級的圖形，例如3D圖等等。下面，我們分別介紹一些高級圖形的繪製方法。

1. 繪製3D曲面圖

我們可以使用mpl_toolkits.mplot3d包來繪製3D曲面圖，例如，我們想要繪製一張Z=Sin(X^2+Y^2)的曲面圖，代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import numpy as np

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

def f(x, y):
    return np.sin(np.sqrt(x ** 2 + y ** 2))

x = np.linspace(-10, 10, 100)
y = np.linspace(-10, 10, 100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = f(X, Y)

ax.plot_surface(X, Y, Z)
ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
ax.set_zlabel('Z Label')
plt.show()

以上代碼首先導入了mpl_toolkits.mplot3d包，並使用fig.add_subplot()方法創建一個3D子圖。然後定義了一個函數f(x, y)為圖形的z軸數據（即Z=Sin(X^2+Y^2)）。接下來使用np.linspace()方法和np.meshgrid()方法生成x、y坐標的網格點，再使用ax.plot_surface()方法將這些點繪製成3D曲面圖，並使用ax.set_xlabel()、ax.set_ylabel()和ax.set_zlabel()方法設置x、y、z軸的標籤。

2. 繪製等高線圖

我們同樣可以使用mpl_toolkits.mplot3d包來繪製等高線圖，例如，我們想要繪製一張Z=Sin(X^2+Y^2)的等高線圖，代碼如下：

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import numpy as np

fig = plt.figure()

def f(x, y):
    return np.sin(np.sqrt(x ** 2 + y ** 2))

x = np.linspace(-10, 10, 100)
y = np.linspace(-10, 10, 100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = f(X, Y)

ax = fig.add_subplot(111)
c = ax.contour(X, Y, Z)
ax.set_xlabel('X Label')
ax.set_ylabel('Y Label')
plt.show()

以上代碼同樣在之前的基礎上定義了一個函數f(x, y)為圖形的z軸數據。然後使用np.linspace()方法和np.meshgrid()方法生成x、y坐標的網格點，再使用ax.contour()方法繪製出等高線圖，並使用ax.set_xlabel()和ax.set_ylabel()方法設置x、y軸的標籤。