{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "# Построение графиков с помощью matplotlib\n",
    "\n",
    "[К оглавлению](00_contents.ipynb)\n",
    "\n",
    "Основная графическая библиотека Python - `matplotlib`. Подпакет `pyplot` в этой библиотеке содержит простые функции для построения графиков, похожие на аналогичные функции в Matlab.\n",
    "\n",
    "[Введение в pyplot на сайте разработчиков](http://matplotlib.org/users/pyplot_tutorial.html)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Подключение пакета"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "import matplotlib.pyplot as plt\n",
    "%matplotlib inline \n",
    "#графики встраиваются в блокнот;"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Можно использовать следующие способы отображения графиков:\n",
    "\n",
    "`%matplotlib inline` - в блокноте, в виде статичного изображения\n",
    "\n",
    "`%matplotlib`  - в отдельном окне"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Выбор формата графиков\n",
    "\n",
    "При необходимости, можно переключить формат, в котором выводятся графики. Векторные форматы позволяют сохранить качество при масштабировании и печати, но требуют больше ресурсов. По умолчанию используется растровый формат png"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "%config InlineBackend.figure_format = 'svg' #векторный формат #векторный формат"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Линейные графики и диаграммы рассеяния\n",
    "\n",
    "Графики в Matplotlib строятся по точкам. Координаты точек хранятся в массивах numpy."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "import numpy as np\n",
    "x = np.linspace(-10, 10, 20)\n",
    "y = x**2"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Для вывода линейных графиков и диаграмм рассеяния используется функция `plot()`"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "plt.plot(x, y);"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "# Сокращенная форма для указания параметров графика\n",
    "plt.plot(x, y, 'ro-'); #изменение цвета и типа линии и маркера - см. подсказку по Shift-Tab;"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "plt.plot(x, y, color='red', marker='o', linestyle='--', markerfacecolor='blue');"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Оформление графиков\n",
    "В ячейке блокнота можно несколько раз вызывать функцию `plot()` для нанесения нескольких линий на график. Также можно использовать различные функции для форматирования графика и добавления легенды."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "# Полная форма указания параметров графика\n",
    "plt.plot(x, y, color='red', marker='o', linestyle='--', label='Линия 1')\n",
    "plt.plot(x, -y + 100, color='blue', marker='x', label='Линия 2')\n",
    "plt.grid() # сетка\n",
    "plt.legend(loc='best');"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "см. также [Примеры размещения легенды графика](http://matplotlib.org/users/legend_guide.html)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "С помощью функций `xlabel()`, `ylabel()` можно подписать координатные оси. Заглавие графика можно задать с помощью функции `title()`. \n",
    "\n",
    "В названия и аннотации можно включать математические символы и формулы, используя $\\LaTeX$. Чтобы не возникало ошибок из-за специальных символов, используемых для набора формул, нужно добавлять символ `r` перед строкой с формулой, например: `r'$\\alpha$'`."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "plt.plot(x, y, color='red', marker='o', linestyle='--', label='Линия 1')\n",
    "plt.plot(x, -y + 100, color='blue', marker='x', label='Линия 2')\n",
    "plt.legend(loc='upper center', ncol=2)\n",
    "plt.grid()\n",
    "\n",
    "#Подписи для осей:\n",
    "plt.xlabel('x', fontsize=14)\n",
    "plt.ylabel('y', fontsize=14)\n",
    "\n",
    "#Диапазон оси y:\n",
    "plt.ylim(0, 120)\n",
    "\n",
    "#Заголовок:\n",
    "plt.title(r'График функций $y = x ^2 $ и $y = 100 - x^2$', fontsize=16, y=1.05);"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Аннотирование графиков\n",
    "\n",
    "Текстовые пояснения на графиках можно выводить с помощью функции `text()`.\n",
    "Функция `annotate()` позволяет создавать более сложные аннотации, например, со стрелками, указывающими на определенную область графика.\n",
    "Горизонтальные и вертикальные опорные линии можно строить с помощью функций `axhline()`, `axvline()`."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "t = np.linspace(0., 4 * np.pi, 101)\n",
    "f = np.sin(t) + 3\n",
    "plt.plot(t,f)\n",
    "\n",
    "plt.axhline(3,color='lightgray',linestyle='--')\n",
    "plt.text(10.5, 3.05, 'Среднее')\n",
    "plt.annotate('Локальный\\nминимум', xy=(3 * np.pi / 2, 2), \n",
    "             xytext=(3.7, 2.7), \n",
    "             arrowprops=dict(arrowstyle='->', color='red'));"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "[Руководство по аннотированию графиков](http://matplotlib.org/users/annotations_guide.html)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Дополнительные ресурсы\n",
    "\n",
    "- Галерея matplotlib http://matplotlib.org/gallery.html\n",
    "- Python scientific lecture notes https://scipy-lectures.github.io/\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Примеры кода из Интернет можно загружать с помощью волшебной команды `%load`\n",
    "\n",
    "Пусть, необходимо построить график, похожий на такой:  \n",
    "![Полярный график](http://matplotlib.org/mpl_examples/pie_and_polar_charts/polar_bar_demo.png)\n",
    "http://matplotlib.org/examples/pie_and_polar_charts/polar_bar_demo.html\n",
    "\n",
    "\n",
    "Для получения шаблона кода достаточно скопировать ссылку на исходный код (.py) на странице примера и указать эту ссылку в команде `%load`:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {
    "collapsed": false
   },
   "outputs": [],
   "source": [
    "#%load http://matplotlib.org/mpl_examples/pie_and_polar_charts/polar_bar_demo.py"
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "hide_input": false,
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.4.3"
  },
  "latex_envs": {
   "bibliofile": "biblio.bib",
   "cite_by": "apalike",
   "current_citInitial": 1,
   "eqLabelWithNumbers": true,
   "eqNumInitial": 0
  },
  "toc": {
   "toc_cell": false,
   "toc_number_sections": false,
   "toc_threshold": 4,
   "toc_window_display": false
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 0
}