Hướng dẫn dùng a+x python
|
Trước hết, để thuận tiệp cho các ví dụ, ta import module pyplot của thư viện matplotlib với tên gọi tắt là plt và sử dụng xuyêt suốt các ví dụ import matplotlib.pyplot as plt Nhân tiện, chúng ta ôn lại một chút về Python cơ bản. Như đã nói trong bài viết Hiểu đúng về Name và Value trong Python, lệnh import cũng là một lệnh gán trong Python. Biến Một figure như ta thường thấy là một đối tượng của lớp figure trong thư viện matplotlib. Lớp figure được định nghĩa trong module matplotlib.figure, lớp này chứa tất cả những thành phần của một hình vẽ (top level container for all plot elements). Tức là mọi thuộc tính, phương thức của hình vẽ đều được định nghĩa trong lớp này. Để khởi tạo một figure trống, ta chỉ đơn giản gọi phương thức # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show() Khi đó, biến # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()1 trở thành một thể hiện của lớp figure. Lưu ý, sau khi khởi tạo, # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()1 chỉ là một reference đến một đối tượng thực sự trên RAM. Để xuất hiện cửa sổ figure, thông thường ta gọi lệnh # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()3 (Mình sẽ nói về bản chất của lệnh này ở phía sau). Ta sẽ được một cửa sổ trống tương tự như sau (tùy theo hệ điều hành): Như ta thấy, tên của cửa sổ là “Figure 1”. Tên này là do matplotlib tự động đặt cho. Để đặt tên cho figure ngay lúc khởi tạo, ta chỉ cần đưa vào một chuỗi lúc gọi hàm # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()4, ví dụ: # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()5. Tip: chữ # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()6 phía trước đề khai báo chuỗi Unicode. Như vậy, về mặt trực quan thì figure là cái cửa sổ chứa tất cả những gì bạn sẽ vẽ trên đó. 2. Thành phần chính của một figure?Thành phần chính của một figure là các axes (những khung nhỏ hơn để vẽ hình lên đó). Một figure có thể chứa một hoặc nhiều axes . Nói cách khác, figure chỉ là khung chứa, chính các axes mới thật sự là nơi các hình vẽ được vẽ lên. Theo ngôn ngữ đối tượng thì: figure có một thuộc tính kiểu # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()7 gọi là axes. Danh sách này chứa các axes của figure đó. Mỗi axes là một đối tượng của lớp Axes (lớp này được định nghĩa trong module matplotlib.axes). Mỗi axes có thể chứa một hoặc nhiều hình vẽ (plots). Như vậy, các phần tử như: đường vẽ (plots), các điểm chia (ticks), tên của các trục tọa độ (xlabel, ylabel),… đều là con của axes chứ không phải là của figure. Vì thế, sẽ không có những methods gọi từ figure kiểu như:
Sau đây là ví dụ của một figure có nhiều axes chồng chéo nhau # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show() Tất nhiên, trong thực tế không ai bố trí các axes một cách xấu xí như vậy. Ví dụ trên chỉ cho thấy: một figure có thể có bao nhiêu axes tùy thích, có thể thêm-xóa-sửa các axes bất kỳ lúc nào vì chúng là các đối tượng độc lập (chúng ta để ý thấy trong mỗi axes, các trục tọa độ luôn là từ 0 đến 1). 3. Quản lí các axes trong figureLàm thế nào để truy cập và sửa (thay đổi màu, thay đổi vị trí,…) các axes đã thêm vào figure? Để dễ hình dung, chúng ta tiếp tục ví dụ phía trên. Như đã nói, tất cả các axes của figure đều được liệt kê trong # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()8, nhưng danh sách này là Read-only. Vì thế để lấy danh sách các axes và thay đổi chúng, ta phải dùng phương thức # Khởi tạo figure trống fig1 = plt.figure() # Gọi phương thức show() của pyplot để hiện figure hiện tại plt.show()9 của # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show()0 (điều này không có gì lạ nếu bạn đã có kinh nghiệm với OOP). Giả sử bây giờ ta muốn bỏ hết các điểm chia tọa độ đi, thêm vào mỗi axes dòng chữ “TEXmath” ở góc dưới bên trái. Chỉ cần dùng vòng lặp for như sau: for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})Figure có một thuộc tính rất quan trọng đó là # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show()1. Thuộc tính này quy định kích thước cửa sổ figure (theo đơn vị inch). Ví dụ: fig4 = plt.figure(u'Figure kích thước 6x4 inches',figsize=(6,4)) fig5 = plt.figure(u'Figure kích thước 4x3 inches',figsize=(4,3)) Tiếp theo là thuộc tính # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show()2 và # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show()3
Ta biết, để lưu một figure ta dùng method for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})4. Tuy nhiên có một số lưu ý khi sử dụng.Giả sử ta vẽ hình sau đây trên một figure có nền màu xám như sau import numpy as np # Khởi tạo hai mảng ngẫu nhiên X và Y N = 100 X = np.random.rand(n) Y = np.random.rand(n) # Diện tích sẽ tăng dần theo trục Y area = 100 * Y**2 * np.pi # Màu sắc sẽ thay đổi theo trục X colors = X # Khởi tạo một figure trống có nền xám fig = plt.figure(u'Vẽ các điểm ngẫu nhiên bằng lệnh scatter', facecolor='#00000050') # Gọi phương thức gca() (get curent axes) của fig # Sau đó vẽ lên axes nhận được fig.gca().scatter(X, Y, s=area, c=colors, cmap=plt.cm.jet, edgecolor='k') fig.show() Lưu ý: method for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})5 dùng để gọi đến axes đang ở trạng thái active trong figure. Nếu figure chưa có axes nào thì for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})5 sẽ tạo ra một axes mới, tương đương với for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})7Bây giờ ta thử lưu figure trên bằng lệnh for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})8. Ta sẽ thu được một hình định dạng PNG sau đây trên ổ cứngNhư bạn thấy, nền xám của figure đã bị biến thành màu trắng. Nguyên nhân là method for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})4 cũng có tham số # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show()6 (mặc định màu trắng) và tham số này đã over-ride (đè lên) # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show()6 của figure. Vì thế, để lưu được figure đúng như ta nhìn thấy trên cửa sổ figure ta phải lấy facecolor của figure bằng phương thức fig4 = plt.figure(u'Figure kích thước 6x4 inches',figsize=(6,4)) fig5 = plt.figure(u'Figure kích thước 4x3 inches',figsize=(4,3))2, tương tự như sau: fig.savefig('random points.png', facecolor=fig.get_facecolor())Tương tự, các tham số # Khởi tạo một figure trống fig3 = plt.figure(u'Các axes chồng chéo nhau trong một figure') # Thêm axes bằng lệnh add_subplot fig3.add_subplot(1,1,1, facecolor='white') # Thêm axes bằng lệnh add_axes fig3.add_axes([0.1, 0.4, 0.4, 0.3], facecolor=(0,0,1)) fig3.add_axes([0.6, 0.2, 0.4, 0.3], facecolor='#ff0000') # Thêm tiếp một axes bằng lệnh add_subplot # Viết tắt của fig3.add_subplot(1,3,2) fig3.add_subplot(132, facecolor=(0,0,0,0.5)) # Hiện hình vẽ lên fig3.show()2, for ax in fig3.get_axes():
ax.set_alpha(0.5)
ax.set_xticks([ ])
ax.set_yticks([ ])
ax.text(0,0,"TEXmath", {'fontsize':14})2 … cũng phải được khai báo trong lệnh fig4 = plt.figure(u'Figure kích thước 6x4 inches',figsize=(6,4)) fig5 = plt.figure(u'Figure kích thước 4x3 inches',figsize=(4,3))5 để giữ đúng nguyên trạng của figure. fig.savefig('random points.png',
facecolor=fig.get_facecolor(),
edgecolor=fig.get_edgecolor(),
dpi = fig.get_dpi())Tips: Sau khi show hình lên, nếu ta zoom hình, co dãn cửa sổ, di chuyển hình vẽ (bằng công cụ move),… thì những tác động này cũng trực tiếp làm thay đổi figure (tức là ta thấy figure thế nào thì sau khi fig4 = plt.figure(u'Figure kích thước 6x4 inches',figsize=(6,4)) fig5 = plt.figure(u'Figure kích thước 4x3 inches',figsize=(4,3))5 ta cũng sẽ được như thế đó). Do đó, nếu bạn có rất nhiều figure, để căn chỉnh các figure này cho thống nhất, ta không nên căn chỉnh bằng tay. Mà phải căn chỉnh thông qua các tham số khi khởi tạo và khi lưu figure.6. Làm thế nào để xóa nội dung một figure? Xóa nội dung của một figure tức là xóa đi các axes và hình vẽ gắn liền với các axes đó. Việc này là cần thiết trong một số trường hợp, thay vì phải khởi tạo ra figure mới để vẽ lên. Có 3 cách để xóa nội dung của một figure. Giả sử ta cần xóa nội dung của fig4 = plt.figure(u'Figure kích thước 6x4 inches',figsize=(6,4)) fig5 = plt.figure(u'Figure kích thước 4x3 inches',figsize=(4,3))7:
Cách thứ nhất và thứ hai là hoàn toàn giống nhau, vì thực chất phương thức fig4 = plt.figure(u'Figure kích thước 6x4 inches',figsize=(6,4)) fig5 = plt.figure(u'Figure kích thước 4x3 inches',figsize=(4,3))9 sẽ gọi đến import numpy as np # Khởi tạo hai mảng ngẫu nhiên X và Y N = 100 X = np.random.rand(n) Y = np.random.rand(n) # Diện tích sẽ tăng dần theo trục Y area = 100 * Y**2 * np.pi # Màu sắc sẽ thay đổi theo trục X colors = X # Khởi tạo một figure trống có nền xám fig = plt.figure(u'Vẽ các điểm ngẫu nhiên bằng lệnh scatter', facecolor='#00000050') # Gọi phương thức gca() (get curent axes) của fig # Sau đó vẽ lên axes nhận được fig.gca().scatter(X, Y, s=area, c=colors, cmap=plt.cm.jet, edgecolor='k') fig.show()2. Cách thứ 3 chỉ có tác dụng khi fig4 = plt.figure(u'Figure kích thước 6x4 inches',figsize=(6,4)) fig5 = plt.figure(u'Figure kích thước 4x3 inches',figsize=(4,3))7 đang active |
