如何在Matplotlib直方图上显示柱子上的计数？

Matplotlib是一个Python的绘图库，常用于创建各种类型的图表，包括直方图。直方图是一种用于描绘数据分布情况的图表类型，它可以将数据分成若干个等宽的区间，并将每个区间中数据的数量可视化出来。

在很多情况下，我们需要在直方图上显示每个区间内数据的数量。本文将介绍如何在Matplotlib直方图上显示柱子上的计数。

预备知识

在学习如何显示柱子上的计数之前，需要掌握以下知识点：

Python基础语法、列表、字典、函数等；
Matplotlib绘图库的基础知识，如图表类型、坐标轴、标签等；
直方图的基本概念，如分组、区间、频数等。

示例数据

为了演示如何绘制包含计数的直方图，我们将使用Python中的NumPy库生成一些示例数据。具体来说，我们将使用以下代码生成从0到9的10个随机整数：

import numpy as np

# 生成10个0到9之间的随机整数
data = np.random.randint(0, 10, size=10)
print(data)

输出结果为：

[5 6 3 5 8 9 8 7 1 5]

绘制简单的直方图

在开始绘制包含计数的直方图之前，我们先来看一下如何绘制简单的直方图。直方图的绘制通常需要按照以下步骤进行：

将数据分组；
计算每组的频数；
绘制直方图。

以下是一个绘制简单直方图的示例代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成100个0到9之间的随机整数
data = np.random.randint(0, 10, size=100)

# 将数据分成10个区间
bins = np.arange(11) - 0.5

# 统计每个区间内的数据数量
counts, _ = np.histogram(data, bins=bins)

# 绘制直方图
plt.hist(data, bins=bins)

# 显示图表
plt.show()

该代码会生成一个包含100个随机整数的直方图

在直方图上显示计数

要在直方图上显示计数，我们需要在绘制每个柱子前获取该柱子上的计数，然后再将计数显示在柱子上。

以下是一个在直方图上显示计数的示例代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成100个0到9之间的随机整数
data = np.random.randint(0, 10, size=100)

# 将数据分成10个区间
bins = np.arange(11) - 0.5

# 统计每个区间内的数据数量
counts, _ = np.histogram(data, bins=bins)

# 绘制每个柱子上的计数
for i in range(len(counts)):
    if counts[i] > 0:
        plt.text(bins[i], counts[i], str(counts[i]), ha='center', va='bottom')

# 绘制直方图
plt.hist(data, bins=bins)

# 显示图表
plt.show()

该代码生成的直方图会在每个柱子上显示该柱子内的数据数量

以上代码的关键点是在绘制每个柱子前获取该柱子上的计数，并使用Matplotlib中的text函数将计数显示在柱子上。text函数的参数包括：

x：文本的x坐标值；
y：文本的y坐标值；
s：文本的内容；
ha：文本水平对齐方式，包括’left’、’center’和’right’；
va：文本垂直对齐方式，包括’top’、’center’和’bottom’。

通过循环每个计数值并判断该值是否大于0，我们可以仅在某些柱子上显示计数，以避免在某些空柱子上显示无意义的计数。

效果优化

在上面的示例代码中，我们使用Matplotlib的text函数将每个柱子上的计数显示在柱子上。但是，由于某些柱子上的计数值比较小，如果将文本直接放置在柱子顶部，可能会导致文本重叠甚至会影响该柱子的显示。

因此，为了使直方图更具可读性，我们需要添加一些优化来使每个柱子上的文本更容易阅读。

以下是一个优化后的示例代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成100个0到9之间的随机整数
data = np.random.randint(0, 10, size=100)

# 将数据分成10个区间
bins = np.arange(11) - 0.5

# 统计每个区间内的数据数量
counts, _ = np.histogram(data, bins=bins)

# 绘制每个柱子上的计数
for i in range(len(counts)):
    if counts[i] > 0:
        text_x = bins[i] + 0.5
        text_y = counts[i] + 0.05 * len(str(counts[i]))
        plt.text(text_x, text_y, str(counts[i]), ha='center', va='bottom')

# 绘制直方图
plt.hist(data, bins=bins)

# 显示图表
plt.show()

该代码实现的优化包括：