Matplotlib - 單位處理



什麼是單位處理?

在 Matplotlib 庫中,單位處理指的是庫能夠管理和解釋不同型別的單位以準確繪製資料的能力。Matplotlib 允許使用者指定和使用各種單位來定義和顯示繪圖上的資料,無論這些單位與長度、時間、角度還是其他物理量相關。

Matplotlib 中單位處理的關鍵方面

以下是 Matplotlib 庫中單位處理的關鍵方面。

支援各種單位

Matplotlib 支援多種單位,例如畫素、英寸、釐米、磅、圖形大小的一部分等等。這種靈活性允許使用者使用他們選擇的單位來定義繪圖元素,如位置、大小和間距。

轉換和變換

Matplotlib 無縫處理單位轉換和變換。它能夠在繪圖或指定屬性(如大小、位置或尺寸)時自動在不同單位之間進行轉換。

單位感知函式

許多 Matplotlib 函式和方法都是單位感知的,這意味著它們接受不同單位的 аргументы或引數,並在內部管理轉換以用於繪圖目的。

單位處理的函式和技術

有一些可用於單位處理的技術和函式。

自動轉換

Matplotlib 自動處理繪圖資料的單位轉換。當使用 plot() 函式或其他繪圖函式時,庫會根據所選座標系將資料單位轉換為顯示單位。

這種自動轉換簡化了在 Matplotlib 中繪製資料的過程,因為它處理了不同單位之間的轉換,而無需使用者進行顯式轉換步驟。以下是一個演示單位處理中自動轉換的示例。

示例

import matplotlib.pyplot as plt

# Sample data in different units
time_seconds = [1, 2, 3, 4, 5]  # Time in seconds
distance_meters = [2, 4, 6, 8, 10]  # Distance in meters
plt.plot(time_seconds, distance_meters)  # Matplotlib handles unit conversion
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Distance (m)')
plt.title('Auto-Conversion of Units in Matplotlib')
plt.show()
輸出
Auto Handling

座標軸標籤

在座標軸標籤中,我們使用 xlabel()ylabel() 函式分別標記 x 軸和 y 軸。這些函式允許我們為座標軸標籤指定單位。

我們可以相應地調整標籤以匹配正在繪製的資料的單位。這種做法有助於為檢視圖形的任何人提供繪製資料的上下文和清晰度。以下是演示如何使用 Matplotlib 為座標軸新增單位標籤的示例。

示例

import matplotlib.pyplot as plt

# Sample data
time = [0, 1, 2, 3, 4]  # Time in seconds
distance = [0, 10, 20, 15, 30]  # Distance in meters

# Creating a plot
plt.plot(time, distance)

# Labeling axes with units
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Distance (m)')
plt.title('Distance vs. Time')
plt.show()
輸出
Axis Labelling

自定義單位

為了更明確地控制,可以使用座標軸的 set_units() 方法 ax.xaxis.set_units()ax.yaxis.set_units() 來顯式設定 x 軸和 y 軸的單位。

這種自定義座標軸單位處理確保繪圖使用特定的單位(例如,時間用小時表示,距離用公里表示)顯示資料,並相應地標記座標軸,從而為視覺化提供上下文和清晰度。以下是一個演示 Matplotlib 中自定義座標軸單位處理的示例。

示例

import matplotlib.pyplot as plt

# Sample data
time_hours = [1, 2, 3, 4, 5]  # Time in hours
distance_km = [50, 80, 110, 140, 170]  # Distance in kilometers
fig, ax = plt.subplots()

# Plotting the data
ax.plot(time_hours, distance_km)

# Customizing x-axis and y-axis units
ax.xaxis.set_units('hours')  # Set x-axis units to hours
ax.yaxis.set_units('km')     # Set y-axis units to kilometers

# Labeling axes with units
ax.set_xlabel('Time')
ax.set_ylabel('Distance')
ax.set_title('Distance over Time')
plt.show()
輸出
Custom Axes

單位轉換

plt.gca() 中的 convert_xunits()convert_yunits() 等函式可以將資料單位轉換為顯示單位。以下是一個演示 Matplotlib 中單位處理中單位轉換的示例。

示例

import matplotlib.pyplot as plt

# Specify figure size in inches
plt.figure(figsize=(6, 4))  # Width: 6 inches, Height: 4 inches

# Set x-axis label with different units
plt.xlabel('Distance (cm)')  # Using centimeters as units

# Plotting data with specific units
x = [1, 2, 3, 4]
y = [10, 15, 12, 18]
plt.plot(x, y)
plt.title('Plot with Unit Handling')
plt.show()
輸出
Unit Conversion

單位處理的用例

測量一致性 - 確保標籤、註釋和繪圖元素中的單位一致,以提高畫質晰度。

維度無關繪圖 - 繪製與單位型別無關的資料(例如長度、時間等),Matplotlib 會相應地處理轉換和縮放。

自定義靈活性 - 允許使用者使用他們首選的單位定義繪圖屬性,以便更好地控制視覺化。

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