Matplotlib 如何选择Matplotlib后端

阅读更多：Matplotlib 教程

概述

Matplotlib是Python中最受欢迎的数据可视化工具之一，它具有强大的绘图能力，可用于绘制各种类型的图表，如线图、散点图、条形图、饼图等。

Matplotlib能够通过许多不同的后端（backend）来呈现图形，每个后端都有其特定的优缺点和特性。但这也意味着，当用户使用Matplotlib绘制图形时，Matplotlib后端的选择可能会对图形的生成、管理和呈现产生影响。

那么，应该如何选择Matplotlib后端呢？它是否重要？接下来，我们将回答这些问题。

Matplotlib后端的选择

后端的种类

Matplotlib中有多种后端可供选择，包括：

TkAgg
Qt4Agg
WXAgg
Agg
Cairo
Pdf
Postscript
SVG
…

每个后端都有自己的优点和缺点，用户可以根据自己的需要和偏好进行选择。下面简要介绍一些较为流行的后端。

TkAgg

TkAgg是一种使用Tkinter包实现的后端，它是Matplotlib内置的一个后端，对于常规的绘图程序而言，无疑是最容易使用的后端。

TkAgg主要用于生成交互式窗口，可以在窗口中绘制图形，还可以在窗口中显示工具栏和状态栏，实现图形的交互性。

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([1, 2, 3, 4])
plt.ylabel('some numbers')
plt.show()

上述代码使用默认的TkAgg后端，在新窗口中绘制简单的折线图。

Agg

Agg是一种非交互式后端，它是Matplotlib的软渲染引擎，主要用于生成像素级别的图形输出。

Agg后端的优点是速度快，输出质量高，但它不支持交互式图形，也不能将图形保存到PDF和SVG等格式。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 256,endpoint=True)
c, s = np.cos(x), np.sin(x)
plt.plot(x, c)
plt.plot(x, s)
plt.show()

上述代码使用Agg后端，在控制台中显示绘制的正弦曲线和余弦曲线。

PDF和SVG

PDF和SVG是两种可扩展矢量图形格式，它们是Matplotlib中常用的输出格式之一。

PDF格式的优点是矢量图形画质高、文件体积小，且易于在不同设备之间传递；SVG格式的优点是可轻松编辑、易于操作，且允许图形在多个设备和分辨率上达到最佳显示效果。

import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

ax.plot([1, 2, 3], [2, 4, 6])
ax.set_title('A simple plot')

fig.savefig('plot.pdf')  # 输出PDF格式
fig.savefig('plot.svg')  # 输出SVG格式

上述代码使用PDF和SVG后端，分别输出了一张包含标题和简单折线图的PDF和SVG图形。

后端的重要性

虽然Matplotlib提供了多种后端供用户选择，但实际上最常用的后端是默认的TkAgg和非交互式的Agg。

对于一般的数据分析任务，选择Matplotlib后端不太重要，因为默认的TkAgg后端可以满足大多数需求，并且可以很方便地与Jupyter Notebook等工具集成使用。

但是，对于一些特殊的场景，选择合适的后端可以帮助用户更好地完成工作。例如：

对于需要在图形中嵌入动态元素，需要交互式图形界面的应用程序，用户可以选择TkAgg、QtAgg或WXAgg等后端；
对于需要生成高质量图像、优化分辨率等应用场景，用户可以选择PDF或SVG后端。

因此，对于一些特定场景，用户需要明确后端选择的重要性，并根据具体需求进行选择。

总结

Matplotlib是一个强大的数据可视化库，支持多种后端选择，不同后端的选择可能会对图形的生成、管理和呈现产生影响。对于一般的数据分析任务，选择默认的TkAgg后端可以满足大多数需求；但对于某些特定应用场景，选择合适的后端可以帮助用户更好地完成工作。因此，在使用Matplotlib时，应根据具体情况选择合适的后端。