很多情况下,为了能够观察到数据之间的内部的关系,可以使用绘图来更好的显示规律。

 

比如在下面的几张动图中,使用 matplotlib 中的三维显示命令,使得我们可以对于 logistic 回归网络的性能与相关参数有了更好的理解。

 

下面的动图显示了在训练网络时,不同的学习速率对于算法收敛之间的影响。

 

 

下面给出了绘制这些动态曲线的相关的 python 指令:

➤01 3D plot


1. 基本语法

在安装 matplotlib 之后,自动安装有 mpl_toolkits.mplot3d。


#Importing Libraries

import matplotlib.pyplot as plt

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d



#3D Plotting

fig = plt.figure()

ax = plt.axes(projection="3d")



#Labeling

ax.set_xlabel('X Axes')

ax.set_ylabel('Y Axes')

ax.set_zlabel('Z Axes')



plt.show()

2.Python Cmd

使用 pythoncmd 插入相应的语句。

3. 举例

(1) Ex1


#!/usr/local/bin/python

# -*- coding: gbk -*-

#******************************

# TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-11-16

#

# Note:

#******************************



from headm import *

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d



ax = plt.axes(projection='3d')

x = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]

y = [2,3,4,6,7,8,9,5,1]

z = [5,6,2,4,8,6,5,6,1]



ax.plot3D(x,y,z)

ax.set_xlabel('X Axes')

ax.set_ylabel('Y Axes')

ax.set_zlabel('Z Axes')



plt.show()



#------------------------------------------------------------

#        END OF FILE : TEST2.PY

#******************************

▲ 3D plot 的演示

(2) Ex2


from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d



ax = plt.axes(projection='3d')



angle = linspace(0, 2*pi*5, 400)

x = cos(angle)

y = sin(angle)

z = linspace(0, 5, 400)



ax.plot3D(x,y,z)

ax.set_xlabel('X Axes')

ax.set_ylabel('Y Axes')

ax.set_zlabel('Z Axes')



plt.show()

▲ 3D 绘制的例子

(3) Ex3


import matplotlib as mpl

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt



mpl.rcParams['legend.fontsize'] = 10



fig = plt.figure()

ax = fig.gca(projection='3d')

theta = np.linspace(-4 * np.pi, 4 * np.pi, 100)

z = np.linspace(-2, 2, 100)

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.show()

➤02 绘制 Scatter


利用和上面的相同的绘制命令,将原来的 plot3D 修改成为 scatter 即可。


from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d



ax = plt.axes(projection='3d')



angle = linspace(0, 2*pi*5, 40)

x = cos(angle)

y = sin(angle)

z = linspace(0, 5, 40)



ax.scatter(x,y,z, color='b')

ax.set_xlabel('X Axes')

ax.set_ylabel('Y Axes')

ax.set_zlabel('Z Axes')



plt.show()

▲ Scatter 的例子

➤03 绘制 3D Surface


(1) Ex1

▲ 3D surface 例子


#!/usr/local/bin/python

# -*- coding: gbk -*-

#******************************

# TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-11-16

#

# Note:

#******************************



from headm import *

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d



ax = plt.axes(projection='3d')



x = arange(-5, 5, 0.1)

y = arange(-5, 5, 0.1)

x,y = meshgrid(x, y)

R = sqrt(x**2+y**2)

z = sin(R)



ax.plot_surface(x, y, z)

ax.set_xlabel('X Axes')

ax.set_ylabel('Y Axes')

ax.set_zlabel('Z Axes')



plt.show()



#------------------------------------------------------------

#        END OF FILE : TEST2.PY

#******************************

▲ 3D 绘制 Surface

▲ 绘制 3D 球表面

(2) 举例


'''

***********

3D surface (color map)

***********



Demonstrates plotting a 3D surface colored with the coolwarm color map.

The surface is made opaque by using antialiased=False.



Also demonstrates using the LinearLocator and custom formatting for the

z axis tick labels.

'''



from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

import matplotlib.pyplot as plt

from matplotlib import cm

from matplotlib.ticker import LinearLocator, FormatStrFormatter

import numpy as np



fig = plt.figure()

ax = fig.gca(projection='3d')



# Make data.

X = np.arange(-5, 5, 0.25)

Y = np.arange(-5, 5, 0.25)

X, Y = np.meshgrid(X, Y)

R = np.sqrt(X**2 + Y**2)

Z = np.sin(R)



# Plot the surface.

surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, cmap=cm.coolwarm,

                       linewidth=0, antialiased=False)



# Customize the z axis.

ax.set_zlim(-1.01, 1.01)

ax.zaxis.set_major_locator(LinearLocator(10))

ax.zaxis.set_major_formatter(FormatStrFormatter('%.02f'))



# Add a color bar which maps values to colors.

fig.colorbar(surf, shrink=0.5, aspect=5)



plt.show()

▲ 彩色表面绘制