如何在matplotlib图表上循环使用不同的颜色和线条风格？

背景

在数据可视化中，常常需要循环使用不同的颜色和线条风格来区分不同的数据或不同的分组。这样做能够让图表更加清晰易读。在matplotlib中，有多种方法可以实现这个目的。本文将介绍其中的两种方法：使用循环器（Cycler）和手动设置颜色和线条风格。

Cycler

循环器是一种将一系列颜色和线条风格循环使用的工具。matplotlib提供了多种内置的循环器，可以很方便地使用。以下是两种常用的循环器。

color_cycle

color_cycle循环器可以循环使用多种预设的颜色。首先，我们需要导入cycler并设定cycler的循环器。然后，可以通过如下代码将循环器和图表相结合。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from cycler import cycler

# 设定循环器
colors = cycler('color', ['red', 'green', 'blue', 'yellow'])
plt.rcParams['axes.prop_cycle'] = colors

# 生成数据
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.1)
y = np.sin(x)

# 绘图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)
plt.show()

这段代码的作用是将图表的颜色循环使用red, green, blue, yellow共四种颜色。

linestyle_cycle

linestyle_cycle循环器可以循环使用多种预设的线条风格。同样需要设定cycler的循环器，然后通过如下代码将循环器和图表相结合。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from cycler import cycler

# 设定循环器
linestyles = cycler('linestyle', ['-', '--', ':', '-.'])
plt.rcParams['axes.prop_cycle'] += linestyles

# 生成数据
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.1)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

# 绘图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y1)
ax.plot(x, y2)
ax.plot(x, y3)
plt.show()

这段代码的作用是将图表的线条风格循环使用-, –, :, -.共四种风格。

手动设置颜色和线条风格

使用循环器的方法有其方便性，但是某些情况下需要手动设置颜色和线条风格才能符合需求。在matplotlib中，可以手动指定颜色和线条风格，这样就可以灵活地控制图表的外观。以下是两种常用的手动设置方法。

颜色

指定颜色的方法与上述例子中的color_cycle循环器基本相同。可以使用以下代码手动指定颜色。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成数据
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.1)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

# 绘图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y1, color='red')
ax.plot(x, y2, color='green')
ax.plot(x, y3, color='blue')
plt.show()

这段代码的作用是将第一条线的颜色设置为红色，第二条线的颜色设置为绿色，第三条线的颜色设置为蓝色。

线条风格

指定线条风格的方法也很简单，可以使用以下代码手动指定线条风格。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成数据
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.1)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

# 绘图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y1, linestyle='--')
ax.plot(x, y2, linestyle=':')
ax.plot(x, y3, linestyle='-.')
plt.show()

这段代码的作用是将第一条线的线条风格设置为虚线，第二条线的线条风格设置为点线，第三条线的线条风格设置为点划线。

颜色和线条风格同时指定

同时指定颜色和线条风格的方法也很简单。以下是一个例子。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成数据
x = np.arange(0, 2*np.pi, 0.1)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)
y3 = np.tan(x)

# 绘图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y1, color='red', linestyle='-')
ax.plot(x, y2, color='green', linestyle='--')
ax.plot(x, y3, color='blue', linestyle='-.')
plt.show()

这段代码的作用是将第一条线的颜色设置为红色，线条风格设置为实线，第二条线的颜色设置为绿色，线条风格设置为虚线，第三条线的颜色设置为蓝色，线条风格设置为点划线。