用 matplotlib 來(lái)繪制一幅完美的三角函數(shù)圖吧！
本文的源代碼：點(diǎn)擊進(jìn)入ipy notebook
此文由 Cescfangs翻譯自: Nicolas P. Rougier的Matplotlib教程，并作出了適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>
1.快速創(chuàng)建三角函數(shù)
%matplotlib inline
#要在ipy notebook里直接顯示Matplotlib的輸出圖象，需要%inline
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
X = np.linspace(-np.pi,np.pi,256,endpoint=True)
(C,S)=np.cos(X),np.sin(X)
#這里用到了Matplotlib和numpy模塊,linspace在(?π,π)之間分成共256個(gè)小段，
#并把這256個(gè)值賦予X。C,S分別是cosine和sine值（X,C,S都是numpy數(shù)組）
plt.plot(X,C)
plt.plot(X,S)
2.參數(shù)修改-繪制完美的三角函數(shù)
在第一部分中我們通過(guò)Matplotlib和numpy快速創(chuàng)建了一個(gè)三角函數(shù)圖，所采用的參數(shù)都是默認(rèn)的。事實(shí)上我們可以通過(guò)相關(guān)參數(shù)（包括線型、顏色、坐標(biāo)、標(biāo)題、圖示……）的修改使圖形滿足自己的需求。
2.1線寬和顏色
把cosine函數(shù)的顏色設(shè)置為藍(lán)色，sine則是紅色，而且線是不是看起來(lái)不夠粗？
fig = plt.figure(figsize=(10,6),dpi=80)
plt.plot(X, C, 'b-',lw=2.5)
plt.plot(X, S, 'r-',lw=2.5)
#這里`b-`是`color="blue",linestyle="-"`的簡(jiǎn)寫(xiě)形式
#`lw`=`linewidth`,兩種寫(xiě)法都是合理的，但是`b-`這種形式明顯更加簡(jiǎn)潔，也很好理解
2.2調(diào)整坐標(biāo)軸
仔細(xì)看上面的圖，總覺(jué)得不舒服，大概是因?yàn)閮蓷l曲線“頂天立地”的原因吧，要是再多留些空間會(huì)更好？試試lim:
...
plt.xlim(X.min()*1.1, X.max()*1.1)
plt.ylim(C.min()*1.1, C.max()*1.1)
...
2.3坐標(biāo)刻度改為 3.14 更合適？
對(duì)于三角函數(shù)來(lái)說(shuō)，1,2,3這些整數(shù)值沒(méi)有多大意義，倒是3.14這種能讓人家一看就知道:
....
plt.xticks([-np.pi, -np.pi/2, 0, np.pi/2, np.pi])
plt.yticks([-1,0,1])
...
等等，3.14改成$\pi$不是更好嗎？
...
plt.xticks([-np.pi, -np.pi/2, 0, np.pi/2, np.pi],
[r'$-\pi$', r'$-\pi/2$', r'$0$', r'$\pi/2$',r'$+\pi$'])
...
2.4坐標(biāo)軸放在中間更好看吧？
現(xiàn)在的坐標(biāo)軸位于圖象四周唉，而且X,Y的原點(diǎn)分散，感覺(jué)上吧坐標(biāo)軸放在圖象中間會(huì)更好看一點(diǎn)吧？
...
ax=plt.gca()
ax.spines['right'].set_color('none') #先把右邊和上邊的邊界設(shè)置為不可見(jiàn)
ax.spines['top'].set_color('none')
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')
ax.spines['bottom'].set_position(('data',0)) #然后把下邊界和左邊界移動(dòng)到0點(diǎn)
ax.yaxis.set_ticks_position('left')
ax.spines['left'].set_position(('data',0))
plt.plot(X, C, 'b-',lw=2.5)
plt.plot(X, S, 'r-',lw=2.5)
#
...
2.5喂喂喂！我怎么知道哪條是cosine？
那就加個(gè)圖例吧:
...
plt.plot(X, C, 'b-',lw=2.5, label='cosine')
plt.plot(X, S, 'r-',lw=2.5, label='sine')
plt.legend(loc='upper left')
...
2.6特殊點(diǎn)注釋不可少
在一幅圖像中，有些關(guān)鍵的點(diǎn)要是標(biāo)注出來(lái)的話，重點(diǎn)就不言自明了吧？2$\pi$/3如何？
...
t=2*np.pi/3
plt.plot([t,t],[0,np.cos(t)], color ='blue', linewidth=2.5, linestyle="--")
plt.scatter([t,],[np.cos(t),], 50, color ='blue') #畫(huà)出需要標(biāo)注的點(diǎn)
plt.annotate(r'$\sin(\frac{2\pi}{3})=\frac{\sqrt{3}}{2}$',
xy=(t, np.sin(t)), xycoords='data',
xytext=(+10, +30), textcoords='offset points', fontsize=16,
arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))
#給這個(gè)點(diǎn)添加注釋，下同
plt.plot([t,t],[0,np.sin(t)], color ='red', linewidth=2.5, linestyle="--")
plt.scatter([t,],[np.sin(t),], 50, color ='red')
plt.annotate(r'$\cos(\frac{2\pi}{3})=-\frac{1}{2}$',
xy=(t, np.cos(t)), xycoords='data',
xytext=(-90, -50), textcoords='offset points', fontsize=16,
arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))
...
2.7最后再修改一些細(xì)節(jié)
坐標(biāo)軸上標(biāo)記的刻度字體太小了吧！而且會(huì)被圖象擋住唉！
...
for label in ax.get_xticklabels() + ax.get_yticklabels():
label.set_fontsize(16)
label.set_bbox(dict(facecolor='w',edgecolor='None',alpha=0.4))
...
不斷嘗試，找到自己喜歡的風(fēng)格，之后就可以直接調(diào)用了，不需要每次都重新倒騰~~
