Python 在同一个图中画多个曲线

Python 在同一个图中画多个曲线

引言

在数据可视化中，我们常常需要在同一个图中展示多个曲线，以便对比它们之间的关系或趋势。在 Python 中，使用 Matplotlib 库可以轻松实现这一功能。本文将介绍如何使用 Matplotlib 在同一个图中画多个曲线。

准备工作

在开始之前，我们需要确保已经安装了 Matplotlib 库。如果没有安装，可以使用以下命令进行安装：

!pip install matplotlib

实现步骤

为了更好地组织和理解整个过程，我们将使用表格展示步骤。

现在我们逐步介绍每个步骤以及需要使用的代码。

步骤 1：导入所需库

在开始之前，我们需要导入 Matplotlib 库以及其他可能需要的库。在 Python 中，导入库使用 import 关键字。以下是导入 Matplotlib 和 NumPy 库的代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

这段代码首先导入了 matplotlib.pyplot 模块，并将其重命名为 plt，这样我们可以更方便地使用其中的函数和方法。然后导入了 numpy 库，以便生成数据。

步骤 2：准备数据

在绘制曲线之前，我们需要准备数据。这里我们以生成一些简单的数据为例，使用 numpy 库的 linspace() 函数生成一个范围内的数据。以下是生成数据的代码：

x = np.linspace(0, 10, 100)  # 生成从 0 到 10 的 100 个等间距数据
y1 = np.sin(x)  # 第一个曲线的 y 值
y2 = np.cos(x)  # 第二个曲线的 y 值

这段代码中，我们生成了一个从 0 到 10 的范围内的 100 个等间距数据，存储在变量 x 中。然后使用 np.sin() 和 np.cos() 函数分别计算了 x 对应的 y 值，分别存储在变量 y1 和 y2 中。

步骤 3：创建图形和坐标轴

在绘制曲线之前，我们需要先创建一个图形和坐标轴。以下是创建图形和坐标轴的代码：

fig, ax = plt.subplots()  # 创建一个图形和一个坐标轴

这段代码使用 plt.subplots() 函数创建了一个图形和一个坐标轴，分别存储在变量 fig 和 ax 中。

步骤 4：绘制曲线

现在我们可以绘制曲线了。使用 ax.plot() 方法可以绘制曲线。以下是绘制曲线的代码：

ax.plot(x, y1, label='Sin')  # 绘制第一个曲线
ax.plot(x, y2, label='Cos')  # 绘制第二个曲线

这段代码中，我们使用 ax.plot() 方法分别绘制了第一个曲线和第二个曲线。x 是横坐标的数据，y1 和 y2 分别是两个曲线的纵坐标的数据。label 参数指定了曲线的标签，在后面的步骤中用于添加图例。

步骤 5：添加图例和标签

为了更好地展示多个曲线，我们需要添加图例和标签。以下是添加图例和标签的代码：

ax.legend()  # 添加图例
ax