用途:Matplotlib 是 Python 的基础可视化库,用于创建静态、动画和交互式图表。本技能在需要绘制任意类型图表、生成科学或统计可视化、自定义外观、创建多面板图、导出多种格式、构建交互图或动画、进行 3D 可视化,以及将图表集成到 Jupyter 或 GUI 应用时使用。
主要能力:支持折线图、散点图、柱状图、直方图、热力图、等高线图、箱线图、小提琴图等;可自定义颜色、样式、标签、图例;支持子图布局(常规网格、subplot_mosaic、GridSpec);支持 3D 绘图;可导出 PNG、PDF、SVG 等格式。
核心概念:Figure 为顶层容器,Axes 为绘图区域,Artist 为可见元素,Axis 为坐标轴。提供两种接口:pyplot 隐式接口(MATLAB 风格,适合快速简单绘图)和面向对象接口(fig, ax = plt.subplots(),推荐用于大多数场景)。
使用方式:基本流程为创建 fig 与 ax、绘图、自定义、保存或显示。示例:fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6));ax.plot(x, y);plt.savefig('plot.png', dpi=300, bbox_inches='tight');plt.show()。技能附带脚本:python scripts/plot_template.py 和 python scripts/style_configurator.py。参考文档包括 references/plot_types.md、styling_guide.md、api_reference.md、common_issues.md。
适用场景:科学统计可视化、出版级图表、多子图复杂图形、交互与动画、3D 可视化,以及与 NumPy/Pandas、Seaborn、Jupyter、GUI 框架集成。
限制与注意事项:避免元素重叠可用 constrained_layout=True 或 tight_layout();面向对象接口可避免 pyplot 状态混乱;多图时用 plt.close(fig) 释放内存;注意字体警告与 DPI 设置(figsize 单位为英寸,像素 = dpi × 英寸)。官方文档:https://matplotlib.org/。