Matplotlib - 弧度刻度

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弧度是用于在数学和物理学中表达角度的角量单位。在数据可视化领域，刻度是指指示坐标轴刻度的小线或标记。

Matplotlib中的弧度刻度

在 Matplotlib 的上下文中，弧度刻度通常表示坐标轴上以弧度表示值的刻度或标记。当处理圆形或角度数据时，通常在坐标轴上使用弧度刻度来指示特定角度。设置弧度刻度包括在坐标轴上以对应于特定弧度值的特定间隔放置刻度标记。

这是一张说明绘图上弧度刻度的参考图像：

在图像中，您可以观察到弧度刻度表示沿 x 轴正弦波的角度。

x 轴的弧度刻度

设置 x 轴的弧度刻度涉及使用两个关键方法：`axes.set_xticks()` 和 `axes.set_xticklabels()`。这些方法分别允许您指定 x 轴上刻度的位置和标签。

除了这些方法之外，还可以使用 `matplotlib.ticker` 模块中的 `FormatStrFormatter` 和 `MultipleLocator` 类来增强刻度位置和标签的自定义。

示例 1

以下示例演示如何创建带有自定义弧度刻度的绘图。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# Create plot
fig, ax = plt.subplots(figsize=(7, 4))

# Sample data
theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
y = np.sin(theta)

# Plotting the data
plt.plot(theta, y)
plt.title('Sine Wave')
plt.xlabel('Angle (radians)')
plt.ylabel('Y-axis')

# Custom radian ticks and tick labels
custom_ticks = [0, np.pi/2, np.pi, (3*np.pi)/2, 2*np.pi]
custom_tick_labels = ['$0$', '$\pi/2$', '$\pi$', '$3\pi/2$', '$2\pi$']

ax.set_xticks(custom_ticks)
ax.set_xticklabels(custom_tick_labels)

plt.grid(axis='x')

# Display the plot
plt.show()

输出

执行以上代码后，我们将得到以下输出：

示例 2

此示例使用 `matplotlib.ticker` 模块中的 `FormatStrFormatter` 和 `MultipleLocator` 类来控制刻度的格式和位置。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.ticker as tck
import numpy as np

# Create Plot
f,ax=plt.subplots(figsize=(7,4))

# Sample Data
x=np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
y=np.sin(x)

# Plot the sine wave
ax.plot(x/np.pi,y)

# Customizing X-axis Ticks
ax.xaxis.set_major_formatter(tck.FormatStrFormatter('%g $\pi$'))
ax.xaxis.set_major_locator(tck.MultipleLocator(base=1.0))

# Set the titles
plt.title('Sine Wave')
plt.xlabel('Angle (radians)')
plt.ylabel('Y-axis')

plt.grid()
plt.show()

输出

执行以上代码后，我们将得到以下输出：

y 轴的弧度刻度

与 x 轴类似，可以通过使用 `ax.set_yticks()` 和 `ax.set_yticklabels()` 方法来设置 y 轴的弧度刻度。这些方法允许您定义 y 轴上刻度的位置和标签。此外，还可以使用 `matplotlib.ticker` 模块中的 `FormatStrFormatter` 和 `MultipleLocator` 类。

示例

此示例演示如何使用 `matplotlib.ticker` 模块中的 `FormatStrFormatter` 和 `MultipleLocator` 类来设置 y 轴的自定义弧度刻度。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.ticker as tck
import numpy as np

# Create Plot
f,ax=plt.subplots(figsize=(7,4))

# Sample Data
x=np.arange(-10.0,10.0,0.1)
y=np.arctan(x)

# Plot the data
ax.plot(x/np.pi,y)

# Customizing y-axis Ticks
ax.yaxis.set_major_formatter(tck.FormatStrFormatter('%g $\pi$'))
ax.yaxis.set_major_locator(tck.MultipleLocator(base=0.5))

plt.grid()
plt.show()

输出

执行以上代码后，我们将得到以下输出：

弧度刻度的自定义包

名为“basic_units.py”的自定义包可以使用弧度来表示刻度标记。此包不是标准或广泛认可的包的一部分，需要单独下载（可在 Matplotlib 的示例文件夹中找到）。

示例

此示例演示如何使用 basic_units 模拟示例包创建使用弧度的绘图。

import matplotlib.pyplot as plt
from basic_units import radians
import numpy as np

# Create Plot
f,ax=plt.subplots(figsize=(7,4))

x = np.arange(-10.0,10.0,0.1)
y = list(map(lambda y: y*radians,np.arctan(x)))
x = list(map(lambda x: x*radians,x))

ax.plot(x,y,'b.')
plt.xlabel('radians')
plt.ylabel('radians')
plt.show()

输出

执行以上代码后，我们将得到以下输出：