figures et sous-figures¶
Où on étudie la façon de produire des figures (fig) qui contiennent plusieurs graphiques - pour cela ils incluent des sous-figures (axis)
Et oui les sous-figures s’appellent des axis…
Il est souvent intéressant de regrouper plusieurs courbes ensemble sur une même figure. Nous allons voir dans ce notebook comment créer une figure et y positionner des sous-figures sur une grille.
Importons les librairies.
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
import pandas as pd
import numpy as np
plusieurs courbes sur une même figure¶
Nous allons créer une figure en lui indiquant une taille puis y dessiner deux courbes. Il existe en matplotlib la notion de figure courante i.e. la figure sur laquelle les plots vont être dessinés.
Donc pour commencer rien ne nous empêche de dessiner deux courbes dans le même repère :
plt.figure(figsize=(16, 4))
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 500)
y = np.cos(4*x)+ np.sin(-x)
plt.plot(x, y)
z = -2 * np.cos(x)+ 4*np.sin(5*x)
plt.plot(x, z);
En appelant la fonction plt.show je vais fermer une figure i.e. terminer la portée d’une figure, les futurs plots iront sur une autre figure.
plt.figure(figsize=(16, 4))
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 500)
y = np.cos(4*x)+ np.sin(-x)
plt.plot(x, y)
plt.show() # là je ferme la figure courante
z = -2 * np.cos(x)+ 4*np.sin(5*x)
plt.plot(x, z);
Notons que si vous utilisez matplotlib dans un script et non dans un notebook vous devrez appeler plt.show() pour que votre figure s’affiche.
dessiner plusieurs sous-figures sur une figure¶
avec un vecteur de sous-figures (plt.subplots)¶
Nous allons maintenant créer une figure, avec plusieurs courbes, mais chacune avec son repère;
pour cela, on va positionner des sous-figures dans la figure.
La notion de sous-figure correspond donc en gros à un repère, et c’est pour ça qu’elle s’appelle aussi axis dans le code - et d’ailleurs ça perturbe pas mal les débutants…
Pour pouvoir positionner les sous-figures/axis dans la figure, on crée une grille virtuelle à l’intérieur de la figure, grâce à la fonction plt.subplots(), à laquelle on passe le nombre de lignes et de colonnes de la grille.
La fonction fig.subplots renvoie d’une part la figure, et un tableau numpy de sous-figures.
Ainsi si on demande une figure avec 2 lignes et 3 colonnes, on obtient un tableau (un np.ndarray) de forme (2, 3), chacun des éléments du tableau étant une sous-figure/axis
fig, axes = plt.subplots(2, 3)
axes.shape
(2, 3)
La figure et ses sous-figures ont été dessinées vides. Maintenant on peut attacher des courbes aux axes (sous-figures). On crée l’abscisse x et les listes des valeurs des deux courbes $f(x)=\sin(x)$ et $f(x)=\cos(x)$ en x
# on va remplir la figure
# avec des courbes un peu bateau
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 50)
y = np.sin(x)
z = np.cos(x)
On met un sinus dans la sous-figure en haut et à gauche, donc d’indice (0, 0), et un cosinus dans la sous-figure en bas à droite (1, 2). On utilise les indices du np.ndarray de forme (2, 3):
axes[0, 0].plot(x, y)
# pour la dernière on
# aurait pu mettre aussi bien
# axes[1, 2].plot(x, z)
axes[-1, -1].plot(x, z)
# on raffiche fig
fig
avec des tailles/positions dans une grille (plt.subplot)¶
Les sous-figures vont pouvoir occuper plusieurs lignes et plusieurs colonnes.
Tout d’abord, on crée une figure sans lui indiquer la taille de sa grille de sous-figures.
fig = plt.figure()
<Figure size 432x288 with 0 Axes>
Ensuite, on va utiliser la fonction fig.subplot (attention il n’y a pas de s contrairement à la fonction de la section précédente) pour ajouter des sous-figures.
On indique 3 entiers l, c et i à la fonction fig.subplot soit en les séparant par des ‘,’ soit en les donnant sous la forme d’un entier des 3 digit lci.
Si les trois les entiers sont l, c et i dans l’ordre, la sous-figure prendra la position i sur une grille avec l lignes et c colonnes. i commence à 1 en haut à gauche et s’augmente vers la droite.
Ainsi fig.subplot(lci) est la même chose que fig.subplot(l, c, i).
Refaisons la même figure (2, 3) que précédemment:
plt.figure()
ax1 = plt.subplot(231)
ax2 = plt.subplot(232)
ax3 = plt.subplot(233)
ax3 = plt.subplot(234)
ax3 = plt.subplot(235)
ax3 = plt.subplot(236)
plt.show()
Maintenant on peut dessiner des courbes dans les sous-figures, on peut mettre un titre aux sous-figures avec axi.set_title (où axi est une sous-figure), on peut mettre un titre à la figure globale avec plt.suptitle..
Remarquez que cette façon de faire est un peu plus flexible que la précédente, puisqu’avec subplots on est découpe forcément en une grille régulière, alors qu’ici en jonglant un petit peu, on peut faire des choses un peu plus irrégulières, comme par exemple :
# efforcez-vous de vbien comprendre
# les paramètres que je passe aux
# 6 appels à subplot
plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.suptitle("titre global d'une figure avec 6 sous-figures de sinus")
ax1 = plt.subplot(2, 4, 1)
ax1.plot(x, y, 'b-')
ax2 = plt.subplot(2, 4, 2)
ax2.plot(x, y, 'y-.')
ax3 = plt.subplot(2, 2, 2)
ax3.plot(x, y, 'gv')
ax3.set_title("sinus dragon")
ax4 = plt.subplot(2, 4, 5)
ax5 = plt.subplot(2, 4, 6)
ax6 = plt.subplot(2, 2, 4)
ax4.plot(x, y, 'ms')
ax6.plot(x, y, 'r^')
ax5.plot(x, y, 'k--')
plt.show()
Notons que cette seconde manière de faire rend le code brouillon, peu lisible, et source d’erreurs (par exemple, il faut se souvenir des noms de variables qu’on a choisis pour désigner les sous-figures, surtout si/quand on voudra modifier les dessins à postériori).
Du coup si vous avez besoin d’une grille régulière, il est sans doute préférable d’utiliser la fonction plt.subplots qui renvoie la figure globale et un tableau des sous-figures.
Bien sûr on peut améliorer les sous-figures: nommer abscisses et ordonnées, ajouter des légendes… et des tas d’autres fonctionnalités (dont certaines très avancées), il faut se référer à la documentation https://matplotlib.org/api/axes_api.html et aux exemples sur Internet.