matplotlib函数约定：子图与单个图形

Question

我对matplotlib中处理子图和单个图形时函数（是不是叫这个？）之间的细微差别感到很困惑。

举个例子：

如果我想在一个单独的图形上改变x轴的范围，我会用：plt.xlim()

而如果我想在子图上改变x轴的范围，我会用：ax.set_xlim()

这是为什么呢？有没有人能给我推荐一个网站，解释一下这些用法的规则？这个例子比较简单，因为我知道它们不同，并且知道怎么用，但还有很多我不知道的地方，我很难弄清楚——比如：

1) 如何在子图上应用一个集合：ax.collection(collection_name)。那在单个图形上怎么做呢？

2) 如何在子图上设置刻度标签：ax.xaxis.ticklabels(tick_labels)。那在单个图形上怎么做呢？

抱歉这是个新手问题！

Answer 1

你遇到的是pyplot/状态机接口和面向对象接口之间的区别。可以查看推荐使用matplotlib还是pylab进行绘图？和如何将pyplot函数附加到图形实例上？来获取更详细的解释。

如果想要更长的教程，可以查看Matplotlib的结构

关于mpl中的对象层次结构也有一些混淆：

重要的类

Figure

整个图形。它会跟踪所有的子坐标轴、一些“特殊”的艺术元素（标题、图例等）以及画布。不用太担心画布，它很重要，因为它是实际绘制图形的对象，但作为用户，你几乎看不见它。

Axes

这就是你想象中的“图”，是包含数据区域的图像部分。它有2个或3个坐标轴对象（x、y，有时还有z），并且包含很多艺术元素。

Axis

这些就像数字线一样的对象。它们负责设置图形的范围，并生成刻度和刻度标签。它们有一个Locator和一个Formatter，用来确定刻度的位置和生成标签。

Artist

基本上，图形上你能看到的所有东西都是艺术元素（包括Figure、Axes和Axis对象）。这包括Text对象、Line2D对象、collection对象、Patch对象……（你明白了）。当图形被渲染时，所有的艺术元素都会被（递归地）绘制到画布上。一个艺术元素只能在一个Axes中。

API层次

pylab

这基本上是一个命名空间，里面包含了很多东西（numpy、pyplot、mlab（与matplotlib一起提供）），通过from foo import *的方式批量导入。这在交互式工作中非常方便，但在脚本中不应该使用。最初的目标是这样的。

pyplot

这是一个状态机层，跟踪你所有打开的图形，并有“当前图形”（plt.gcf()）和“当前坐标轴”（plt.gca()）的概念。pyplot中的大多数函数都是非常简单的（程序生成的）包装器，实际上是调用面向对象层的（plt.foo() -> plt.gca().foo()或plt.gcf().foo()，具体取决于函数）。同样，这可能很方便，但很快就会变得有限/混乱，全球状态会造成麻烦。

OO层

这是实际管理艺术元素创建的层（例如ax.plot(...)会创建一堆Line2D对象）。如果你要写脚本或任何打算重复使用的东西，这就是你应该尝试使用的层。为了编写你自己的绘图函数，我建议写这样的函数：

def my_plotting_fun(ax, data, data, ...):
     ax.do_stuff
     return list_of_artists_added