from IPython.display import Image

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams["figure.figsize"] = (10, 8)
plt.rcParams["font.size"] = 16
plt.rcParams["lines.linewidth"] = 2

import numpy as np

x = np.linspace(0, 1)  # gibt 50 Zahlen in gleichmäßigem Abstand von 0–1

fig, ax = plt.subplots()

ax.plot(x, x**2);

t = np.linspace(0, 2 * np.pi)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(t, np.sin(t));

fig2, ax2 = plt.subplots()
ax2.plot(t, np.sin(t), "r--");

ax.cla()
ax.plot(t, np.sin(t), "go")
fig

fig

ax.set_xlim(0, 2 * np.pi)
ax.set_ylim(-1.2, 1.2)
fig

fig2

# https://imgs.xkcd.com/comics/convincing.png
Image(filename="images/xkcd-convincing.png")

with plt.xkcd():
    fig, ax = plt.subplots()

    ax.set_title("Axes with labels")
    ax.plot(t, np.sin(t))
    ax.set_xlabel("t / s")
    ax.set_ylabel("U / V")
    ax.set_ylim(-1.1, 1.1)
    ax.set_xlim(0, 2 * np.pi);

fig, ax = plt.subplots()

ax.plot(t, np.sin(t))
ax.set_xlabel(r"$t / \mathrm{s}$")
ax.set_ylabel(r"$U / \mathrm{V}$");

# ax.plot(t, np.sin(t))
# ax.set_xlabel(r'$t / \mathrm{s}$')
# ax.set_ylabel(r'$U \,/\, \mathrm{V}$');  # Spaces sind Geschmacksfrage

ax.set(
    xlim=(0, 2 * np.pi),
    xlabel=r"$t / \mathrm{s}$",
    ylabel=r"$U / \mathrm{V}$",
)
fig

ax.plot(t, np.sin(t), label=r"$\sin(t)$")
ax.legend()
# ax.legend(loc="lower left")
# ax.legend(loc="best")
fig

# fig.legend()  # kann helfen, wenn man mehr als eine Achse und Platz für die Beschriftung an der Außenseite hat
# fig

ax.grid()
# ax.grid(visible=None)
fig

# Achtung: Unterschied ax.grid() und ax.grid(True) bei mehrfachem Ausführen.
# Nur in Notebooks relevant, da Zellen potentiell mehrfach ausgeführt werden.
# Doku: If visible is None and there are no kwargs, this toggles the visibility of the lines.

x, y = np.genfromtxt("data/example_data_linear.txt", unpack=True)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y, "k.")

t = np.linspace(0, 10)
ax.plot(t, 5 * t, "r-");

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 1)
fig, ax = plt.subplots()

ax.plot(x, x**2, "b-")
fig.savefig("plot.pdf")

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 1)

### Plot 1
fig, ax = plt.subplots()

ax.plot(x, x**2, "b-", label="Plot 1")
ax.legend()
fig.savefig("plot_1.pdf")

### Plot 2
ax.cla()

ax.plot(x, x**3, "r-")
fig.savefig("plot_2.pdf");

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 1)

### Plot 1
fig1, ax1 = plt.subplots()

ax1.plot(x, x**2, "b-", label="Plot 1")
ax1.legend()
fig1.savefig("plot_1.pdf")

### Plot 2
fig2, ax2 = plt.subplots()

ax2.plot(x, x**3, "r-")
fig2.savefig("plot_2.pdf");

x = np.linspace(0, 1)

ax.cla()

ax.plot(x, x**2, label=r"$x^2$")
ax.plot(x, x**4)
ax.plot(x, x**6, "o", label=r"$x^6$")

ax.legend()
fig

x = np.linspace(0, 2 * np.pi)

# rows, #columns, #position for add_subplot
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1)
# ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 1)
ax1.plot(x, x**2)
ax1.set_xlim(0, 2 * np.pi)

# ax2 = fig.add_subplot(2, 1, 2)
ax2.plot(x, np.sin(x))
ax2.set_xlim(0, 2 * np.pi);

# https://matplotlib.org/stable/_images/sphx_glr_tight_layout_guide_003.png
Image(filename="images/tight_layout_guide.png")

x = np.linspace(0, 2 * np.pi)

# Anzahl Zeile, Anzahl Spalten
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, layout="constrained")

ax1.plot(x, x**2)
ax1.set_xlim(0, 2 * np.pi)
ax1.set_title(r"$f(x)=x^2$")

ax2.plot(x, np.sin(x))
ax2.set_xlim(0, 2 * np.pi)
ax2.set_title(r"$f(x)=\sin(x)$");

x = np.linspace(0, 10)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, x**2)

# Koordinaten relativ zum Plot (0,0) links unten (1,1) rechts oben
# [x-location, y-location, x-length, y-length]
subax1 = ax.inset_axes([0.2, 0.45, 0.3, 0.3])

subax1.plot(x, x**3);

x = np.linspace(0, 2 * np.pi, 10)

rng = np.random.default_rng(42)

errX = 0.4 * abs(rng.standard_normal(len(x)))
errY = 0.4 * abs(rng.standard_normal(len(x)))

fig, ax = plt.subplots()

ax.errorbar(x + errX, x + errY, xerr=errX, yerr=errY, fmt="o");

x = np.linspace(0, 10)

ax.cla()

ax.plot(x, np.exp(-x))
ax.set_yscale("log")
# ax.set_xscale('log')
fig

# r = np.linspace(0, 10, 1000)
r = np.linspace(0, 10, 50)
theta = 2 * np.pi * r


fig, ax = plt.subplots(subplot_kw={"projection": "polar"})
ax.plot(theta, r);

x = np.linspace(0, 2 * np.pi)

fig, ax = plt.subplots()

ax.plot(x, np.sin(x))
ax.set_xlim(0, 2 * np.pi)
# erste Liste: Tick-Positionen, zweite Liste: Tick-Beschriftung
ax.set_xticks(
    [0, np.pi / 2, np.pi, 3 * np.pi / 2, 2 * np.pi],
    [
        r"$0$",
        r"$\frac{1}{4}\tau$",
        r"$\frac{1}{2}\tau$",
        r"$\frac{3}{4}\tau$",
        r"$\tau$",
    ],
)
ax.set_title(r"$\tau$ FTW!");

months = [
    "Januar",
    "Februar",
    "März",
    "April",
    "Mai",
    "Juni",
    "Juli",
    "August",
    "September",
    "Oktober",
    "November",
    "Dezember",
]

ax.cla()

ax.plot(np.arange(12), np.random.random(12))
ax.set_xticks(
    np.arange(12), months, rotation=45, rotation_mode="anchor", ha="right", va="top"
)
ax.set_xlim(0, 11)
fig

# Zufallsdaten generieren:
x = rng.normal(0, 1, 1000)

ax.cla()
ax.hist(x, bins=20)
# try histtype='step'
fig

x = np.linspace(0, 1)  # gibt 50 Zahlen in gleichmäßigem Abstand von 0–1
plt.plot(x, x**2);
# Falls nicht interaktiv:
# plt.show()

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection="3d")

theta = np.linspace(-4 * np.pi, 4 * np.pi, 200)
z = np.linspace(-2, 2, 200)

r = z**2 + 1
x = r * np.sin(theta)
y = r * np.cos(theta)

ax.plot(x, y, z, label="parametric curve")
ax.legend();

plt.subplots(2, 3, layout="constrained");

mosaic = """
    ABC
    DEF
"""

fig, ax = plt.subplot_mosaic(mosaic, layout="constrained");

ax

{'A': <Axes: label='A'>,
 'B': <Axes: label='B'>,
 'C': <Axes: label='C'>,
 'D': <Axes: label='D'>,
 'E': <Axes: label='E'>,
 'F': <Axes: label='F'>}

mosaic = "ABC;DEF"

fig, ax = plt.subplot_mosaic(mosaic, layout="constrained");

mosaic = [["Aa", "Bb", "Cc"], ["Dd", "Ee", "Ff"]]

plt.subplot_mosaic(mosaic, layout="constrained");

mosaic = """
    AAB
    CDB
"""

plt.subplot_mosaic(mosaic, layout="constrained");

mosaic = """
    A..
    BC.
    DEF
"""

plt.subplot_mosaic(mosaic, layout="constrained");

mosaic = """
    AB
    *C
"""

plt.subplot_mosaic(mosaic, layout="constrained", empty_sentinel="*");

mosaic = [["A)", "B)"], ["C)", "D)"]]

fig, axs = plt.subplot_mosaic(mosaic, layout="constrained")

for ax in axs.values():
    anchor = ax.get_window_extent()

    ax.annotate(ax.get_label(), (0.05, 0.95), xycoords=anchor, va="top")

plt.subplot_mosaic(
    "AB;CC",
    per_subplot_kw={
        "B": {"projection": "polar"},
        "C": {"projection": "mollweide"},
    },
    layout="constrained",
);

Datenvisualisierung mit¶

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Einheiten in Achsenbeschriftungen werden wegdividiert:¶

Legende¶

Gitter¶

Laden von Daten¶

Auslagern in ein Skript¶

Komplexere Abbildungen¶

Mehrere Plots in einer Grafik¶

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Plots mit Fehlerbalken¶

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Polar-Plot¶

Ticks¶

Histogramme¶

Nicht-Objektorientiertes Plotten¶

3D Plots¶

LaTeX¶

Fortgeschrittene Plots¶

Layout über Strings¶

Layout über Listen von Strings¶

Fortgeschrittene Layouts mit `plt.subplot_mosaic()`¶

Parameter für einzelne Subplots¶

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