Python中保存Matplotlib绘图为图像文件的方法

技术背景

在Python的数据可视化领域，Matplotlib是一个广泛使用的库，它提供了丰富的绘图功能。通常情况下，我们使用plt.show()来显示绘制的图形，但在很多场景下，我们需要将图形保存为图像文件，例如用于报告、文档或者网站展示等。本文将介绍如何使用Python的Matplotlib库将绘制的图形保存为图像文件。

实现步骤

1. 基本保存方法

使用matplotlib.pyplot.savefig函数可以将当前图形保存为文件，文件格式由文件名的扩展名决定。示例代码如下：

from matplotlib import pyplot as plt

plt.plot([1, 2, 3], [1, 4, 9])
plt.savefig('foo.png')

2. 去除图像周围的空白

有时候图像周围会有不必要的空白，可以使用bbox_inches='tight'参数来去除：

1	`plt.savefig('foo.png', bbox_inches='tight')`

3. 保存多个图形到PDF文件

可以使用matplotlib.backends.backend_pdf.PdfPages来保存多个图形到一个PDF文件中：

import datetime
import numpy as np
from matplotlib.backends.backend_pdf import PdfPages
import matplotlib.pyplot as plt

with PdfPages('multipage_pdf.pdf') as pdf:
    plt.figure(figsize=(3, 3))
    plt.plot(range(7), [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2], 'r-o')
    plt.title('Page One')
    pdf.savefig()  # saves the current figure into a pdf page
    plt.close()

    plt.rc('text', usetex=True)
    plt.figure(figsize=(8, 6))
    x = np.arange(0, 5, 0.1)
    plt.plot(x, np.sin(x), 'b-')
    plt.title('Page Two')
    pdf.savefig()
    plt.close()

    plt.rc('text', usetex=False)
    fig = plt.figure(figsize=(4, 5))
    plt.plot(x, x*x, 'ko')
    plt.title('Page Three')
    pdf.savefig(fig)  # or you can pass a Figure object to pdf.savefig
    plt.close()

    # We can also set the file's metadata via the PdfPages object:
    d = pdf.infodict()
    d['Title'] = 'Multipage PDF Example'
    d['Author'] = u'Jouni K. Sepp\xe4nen'
    d['Subject'] = 'How to create a multipage pdf file and set its metadata'
    d['Keywords'] = 'PdfPages multipage keywords author title subject'
    d['CreationDate'] = datetime.datetime(2009, 11, 13)
    d['ModDate'] = datetime.datetime.today()

4. 避免图形显示

如果不想显示图形，只想保存，可以使用非交互后端（如Agg）：

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot([1,2,3])
plt.savefig('myfig')

核心代码

以下是一个完整的示例代码，展示了如何保存图形并避免显示：

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([1, 2, 3], [1, 4, 9])
plt.savefig('foo.png', bbox_inches='tight')

最佳实践

保存顺序：如果需要同时显示和保存图形，应该先调用plt.savefig()，再调用plt.show()，因为plt.show()会清空图形。
关闭图形：在大循环中使用plt.close(fig)关闭图形，避免占用过多内存。
Jupyter Notebook注意事项：在Jupyter Notebook中，plt.plot()和plt.savefig()需要在同一个单元格中，否则保存的文件可能为空。