如何更改Matplotlib绘制图形的大小

技术背景

在使用Matplotlib进行数据可视化时，我们常常需要根据不同的需求调整图形的大小，例如在论文中插入合适尺寸的图表，或者在展示时让图形更清晰美观。Matplotlib提供了多种方法来实现图形大小的调整。

实现步骤

1. 创建图形时指定大小

在创建图形对象时，可以通过figsize参数指定图形的大小，单位为英寸。figsize是一个包含两个元素的元组，分别表示图形的宽度和高度。

from matplotlib.pyplot import figure

figure(figsize=(8, 6), dpi=80)

这里创建了一个宽8英寸、高6英寸，每英寸80个点的图形。

2. 修改已存在图形的大小

如果已经创建了图形对象，可以使用set_size_inches方法来调整图形的大小。

import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.gcf()  # 获取当前图形对象
fig.set_size_inches(18.5, 10.5)
fig.savefig('test2png.png', dpi=100)

若要将大小更改传播到现有的GUI窗口，可以添加forward=True参数：

fig.set_size_inches(18.5, 10.5, forward=True)

3. 使用plt.rcParams全局设置图形大小

如果想在不使用图形环境的情况下更改大小，可以使用plt.rcParams。

import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams["figure.figsize"] = (20, 3)

若要将全局图形大小重置为默认值，可以使用以下代码：

plt.rcParams["figure.figsize"] = plt.rcParamsDefault["figure.figsize"]

4. 在Pandas中更改图形大小

在使用Pandas进行绘图时，可以直接在绘图方法中指定figsize参数。

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

df = pd.DataFrame({'some_column': [1, 2, 3, 4, 5]})
df['some_column'].plot(figsize=(10, 5))

也可以使用现有的图形或坐标轴：

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 5))
df['some_column'].plot(ax=ax)

若要更改默认设置，可以使用以下代码：

import matplotlib

matplotlib.rc('figure', figsize=(10, 5))

核心代码

创建图形时指定大小

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

N = 50
np.random.seed(2022)
x = np.random.rand(N)
y = np.random.rand(N)
area = np.pi * (15 * np.random.rand(N))**2

fig = plt.figure(figsize=(10, 10))
plt.scatter(x, y, s=area, alpha=0.5)
plt.show()

修改已存在图形的大小

import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.gcf()
fig.set_size_inches(18.5, 10.5, forward=True)
plt.show()

使用plt.rcParams全局设置图形大小

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams["figure.figsize"] = (20, 3)
plt.plot([1, 2, 3, 4, 5])
plt.show()

最佳实践

• 根据需求选择合适的方法：如果只需要一次性调整图形大小，使用figsize参数或set_size_inches方法；如果需要全局设置图形大小，使用plt.rcParams。
• 考虑单位换算：figsize参数的单位是英寸，如果需要使用厘米，可以将厘米值除以2.54转换为英寸。
• 调整布局：在更改图形大小后，可能需要调整子图的布局，可以使用subplots_adjust方法进行微调。

常见问题

1. figure函数调用出错

如果出现TypeError: module object is not callable错误，可能是导入方式不正确。建议使用import matplotlib.pyplot as plt，并使用plt.figure来创建图形。

2. 图形大小未按预期更改

可能是因为某些设置或环境因素影响了图形的最终大小。可以检查dpi值，或者尝试使用bbox_inches='tight'或plt.tight_layout来调整图形的布局。

3. 字体和线条大小不协调

当调整图形大小时，字体和线条的大小可能会不协调。可以通过设置fontsize和linewidth等参数来保持图形元素的一致性。