如何使用Matplotlib绘制多彩的线，比如彩虹？

如果只是绘制单色的线，Matplotlib 是非常好用的。但是，有的时候，需要绘制多彩的线来表示复杂的数据，这时候该怎么办呢？在本文中，我们将介绍如何使用 Matplotlib 绘制多彩的线。

准备工作

在使用 Matplotlib 绘制多彩的线之前，需要先导入 Matplotlib 和 NumPy 库。在 Python 编程语言中，这个过程非常简单，只需要在代码中添加以下两行即可。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

基础知识

在使用 Matplotlib 绘制多彩的线时，需要使用到 color argument。这个参数可以接受很多不同的值。比如，以下是一些可接受的字符串值：

‘b’：蓝色
‘g’：绿色
‘r’：红色
‘c’：青色
‘m’：洋红色
‘y’：黄色
‘k’：黑色
‘w’：白色

由于这些颜色都是互斥的，因此无法直接使用这些值来创建彩虹线。不过，Matplotlib 还支持使用 RGB 值来创建颜色。RGB 指的是红色、绿色和蓝色，这三个分量的取值范围均在 0 到 1 之间。例如，以下是一些基本的 RGB 值：

[1, 0, 0]：红色
[0, 1, 0]：绿色
[0, 0, 1]：蓝色
[1, 1, 0]：黄色
[1, 0, 1]：洋红色
[0, 1, 1]：青色

要创建一条彩虹线，我们需要将不同的 RGB 值组合在一起。对于 n 个数据点，我们将需要使用 n – 1 种不同的颜色来逐渐变换。下面将介绍如何执行此操作。

开始绘制

接下来，我们将演示如何绘制一条彩虹线。首先，我们使用 np.linspace() 方法生成一些数据点，然后使用 np.sin() 方法将这些点映射到 0 到 $2\pi$ 的值域中。这样，我们就可以在 0 到 $2\pi$ 的范围内计算出每个数据点的位置。代码如下所示：

n = 200
x = np.linspace(0, 2 * np.pi, n)
y = np.sin(x)

接下来，我们创建一个 colors 列表，用来存储不同的颜色。我们使用 np.linspace() 方法生成从红色到绿色再到蓝色的 RGB 值，并将它们附加到 colors 列表中。代码如下所示：

startcolor = [1, 0, 0]
midcolor = [0, 1, 0]
endcolor = [0, 0, 1]

step1 = np.linspace(startcolor, midcolor, n // 2)
step2 = np.linspace(midcolor, endcolor, n // 2)
colors = np.vstack((step1, step2))

在这个例子中，我们将彩虹分为两段，从红色到绿色再到蓝色。我们使用 np.linstate() 方法来生成从红色到绿色再到蓝色的 RGB 值，并使用 np.vstack() 方法将两个列表附加到 colors 列表中。

最后，我们使用 plt.plot() 方法来绘制彩虹线。具体来说，我们遍历 x 和 y 中的每个数据点，并将相应的颜色附加到 colors 列表中。然后，我们将 colors 列表作为 color 参数传递给 plt.plot() 方法。代码如下所示：

for i in range(n - 1):
    plt.plot(x[i:i + 2], y[i:i + 2], color=colors[i])

完整代码如下所示：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

n = 200
x = np.linspace(0, 2 * np.pi, n)
y = np.sin(x)

startcolor = [1, 0, 0]
midcolor = [0, 1, 0]
endcolor = [0, 0, 1]

step1 = np.linspace(startcolor, midcolor, n // 2)
step2 = np.linspace(midcolor, endcolor, n // 2)
colors = np.vstack((step1, step2))

for i in range(n - 1):
    plt.plot(x[i:i + 2], y[i:i + 2], color=colors[i])

plt.show()