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用 Python 画如此漂亮的专业插图 ?简直 So easy!

Python 专业插图
330 2023-04-26

正文

大家好,我是Python人工智能技术

方法一      

强烈推荐 Python 的绘图模块 matplotlib: python plotting 。画出来的图真的是高端大气上档次,低调奢华有内涵~ 适用于从 2D 到 3D,从标量到矢量的各种绘图。能够保存成从 eps, pdf 到 svg, png, jpg 的多种格式。并且 Matplotlib 的绘图函数基本上都与 Matlab 的绘图函数名字都差不多,迁移的学习成本比较低。开源免费。如图所示(题目描述中的图在最后):(以下图片均引用自 Thumbnail gallery )

像这种普通的函数图象:

plt.streamplot(X, Y, U, V, color=U, linewidth=2, cmap=plt.cm.autumn)
plt.colorbar()

你能够把它变成这个样子:
如果再搭配上 IPython 作为运行终端(这张图是自己绘制的~):
简直就是神器啊,有木有!
心动不如行动,还等什么?
经@许铖同学提醒,再补充一句,matplotlib 还可以话 xkcd 风格的图呦~
(图片引用自网络)
此外结合 IPython Notebook 后更多精彩内容,请看http://nbviewer.ipython.org/
如果嫌安装麻烦并且恰好在 Windows 系统下的话可以尝试Python的一个发行版winpython - Portable Scientific Python 2/3 32/64bit Distribution for Windows。
鉴于@van li同学质疑 matplotlib 是否能画出题目中所示的图像,我在这里将题目中的图像用 matplotlib 画出来如下:
代码在此处:
https://gist.github.com/coldfog/c479124328fc6bb8b789
代码在此处:
https://gist.github.com/coldfog/5da63a6958fc0a949b52
看到楼下有人说配色和好看,唉....那我也贴几个吧...只不过当初限于篇幅没有写而已。另外,搜索公众号顶级python后台回复“进阶”,获取一份惊喜礼包。
首先,python有一个专门的配色包jiffyclub/brewer2mpl,提供了从美术角度来讲的精美配色(戳这里感受ColorBrewer: Color Advice for Maps)。
此外还有一些致力于美化绘图的库,用起来也都非常方便,比如olgabot/prettyplotlib 。
废话不多说,上图就是王道。(下面图片来源网络)
有人可能会说需要复杂的设置,其实也不用。比如上边这幅图,只需要多加一个参数就好:
代码一行,后边的几乎都是一行,没做其他设置,默认就这样。我就不贴其他的代码了:
g = sns.jointplot(x1, x2, kind="kde", size=7, space=0)

还有个更炫酷的可交互式绘图,大家自己戳开看吧:

http://nbviewer.ipython.org/github/plotly/python-user-guidechaocc/blob/master/s0_getting-started/s0_getting-started.ipynb

遇到安装问题的请尝试Anaconda这个Python发行版。下载安装后直接使用即可,它几乎预装了所有要用到的科学计算及可视化的库。

有盆友在评论里说希望能有完整的教程,确实就这个答案来说,离实际使用还有很大的距离,网上相关的中文资料也不多。不过真要写起来这个答案也装不下,况且写在这个问题下也不是很恰当。等到那天我有专栏了再说吧,到时候也许会写一个关于可视化的系列教程。

方法二

翻遍这个问题下的所有回答,发现凡是提到Matlab的,其评价中常有‘锯齿’,‘菜鸟’,‘难看’,‘不忍直视’等标签。

然而,2020年了,技术提升了,观念进步了,当一些基本问题解决后,Matlab还那么‘不堪’吗?

观察Mathematica、Origin、Python/matplotlib、R/ggplot2等软件绘制的数据、结果图,其与Matlab图的差异主要体现在点、线、面等对象属性(位置、尺寸、颜色等)的不同上。

既然只是属性的不同,那是不是只要修改一下这些信息,就可以实现各种软件绘图风格之间的转换了呢?

答案是肯定的。

比如,这是高赞回答 @冯昱尧用Python/matplotlib绘制的一幅图:

我们用Matlab默认属性来绘制,效果是这样的(没加误差棒):

然后,只需再修改一下位置、尺寸、颜色等信息,就可以得到风格差不多的图(没加误差棒):

当我们用这一思想来思考该如何绘制插图时,就很容易实现自己的小想法,仿造甚至创造出理想的插图。

比如,某一天,发现傍晚的天空颜色很美,心想:为什么不能把它画到论文插图里呢?(见:Matlab论文插图配色2——自然渐变)

于是,

再比如,某一天,看到女朋友的照片,觉得很美,心想:为什么不能把她画到论文插图里呢?(见:Matlab论文插图配色1——是女朋友的颜色)

于是,

这时,有朋友就要说了:“哎呀答主,你整这些个花里花哨的东西,还不是得一行代码一行代码的敲出来啊,太麻烦了吧。”

此言差矣。

就像R有ggplot2,Python有matplotlib,Matlab其实也有很多现成的绘图工具包,并不需要你自己开发。

比如,

Pierre Morel [1] 结合ggplot2,开发了gramm工具,用于绘制复杂图形。

Inspired by ggplot2 (Wickham 2009), the R implementation of “grammar of graphics” principles (Wilkinson 1999), gramm improves Matlab’s plotting functionality, allowing to generate complex figures using high-level object-oriented code.

示例效果如下:

类似的,Stephen Cobeldick [2] 将matplotlib配色方案移植到了Matlab。

也就是说,在Matlab中就可以直接用matplotlib的配色方案了,就不必总是‘jet’了。

The MatPlotLib 2.0 default colormaps ported to MATLAB. This submission also includes the Line ColorOrder colormaps!

示例效果如下:

还有很多专门针对论文插图的工具包,这里就不一一介绍了。

总的来说,工具只是工具,它们并没有高低贵贱之分。

若想画出好看的插图,关键还是在于使用工具的人。

集中一点,登峰造极。

参考:

​Morel P . Gramm: grammar of graphics plotting in Matlab.​​​

​Cobeldick S . MatPlotLib Perceptually Uniform Colormaps.​