如何使用 matplotlib 绘制大范围值？

Question

我必须长时间运行浸泡测试并捕获 3 个数据集（运行前、运行之间、运行后），绘制它们并手动分析图。

所有数据集跨越非常大的范围 (0-10^5)。 因此，当我使用 matplotlib 的 bar 函数绘制此数据时，较小值的 bar 太小而无法分析。

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')

import sys,os,argparse,json,string,numpy
from datetime import datetime
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates

bx = ('smmpg_b1024k', 'smmpg_b10k', 'smmpg_b11k', 'smmpg_b128', 'smmpg_b128k', 'smmpg_b12k', 'smmpg_b13k', 'smmpg_b14k', 'smmpg_b15k', 'smmpg_b160', 'smmpg_b16k', 'smmpg_b17k', 'smmpg_b18k', 'smmpg_b192', 'smmpg_b192k', 'smmpg_b19k', 'smmpg_b1k', 'smmpg_b20k', 'smmpg_b21k', 'smmpg_b224', 'smmpg_b22k', 'smmpg_b23k', 'smmpg_b24k', 'smmpg_b256', 'smmpg_b256k', 'smmpg_b25k', 'smmpg_b26k', 'smmpg_b27k', 'smmpg_b288', 'smmpg_b28k', 'smmpg_b29k', 'smmpg_b2k', 'smmpg_b30k', 'smmpg_b31k', 'smmpg_b32', 'smmpg_b320', 'smmpg_b320k', 'smmpg_b32k', 'smmpg_b33k', 'smmpg_b34k', 'smmpg_b352', 'smmpg_b35k', 'smmpg_b36k', 'smmpg_b37k', 'smmpg_b384', 'smmpg_b384k', 'smmpg_b38k', 'smmpg_b39k', 'smmpg_b3k', 'smmpg_b40k', 'smmpg_b416', 'smmpg_b41k', 'smmpg_b42k', 'smmpg_b43k', 'smmpg_b448', 'smmpg_b448k', 'smmpg_b44k', 'smmpg_b45k', 'smmpg_b46k', 'smmpg_b47k', 'smmpg_b480', 'smmpg_b48k', 'smmpg_b49k', 'smmpg_b4k', 'smmpg_b50k', 'smmpg_b512', 'smmpg_b512k', 'smmpg_b51k', 'smmpg_b52k', 'smmpg_b53k', 'smmpg_b544', 'smmpg_b54k', 'smmpg_b55k', 'smmpg_b56k', 'smmpg_b576', 'smmpg_b576k', 'smmpg_b57k', 'smmpg_b58k', 'smmpg_b59k', 'smmpg_b5k', 'smmpg_b608', 'smmpg_b60k', 'smmpg_b61k', 'smmpg_b62k', 'smmpg_b63k', 'smmpg_b64', 'smmpg_b640', 'smmpg_b640k', 'smmpg_b64k', 'smmpg_b672', 'smmpg_b6k', 'smmpg_b704', 'smmpg_b704k', 'smmpg_b736', 'smmpg_b768', 'smmpg_b768k', 'smmpg_b7k', 'smmpg_b800', 'smmpg_b832', 'smmpg_b832k', 'smmpg_b864', 'smmpg_b896', 'smmpg_b896k', 'smmpg_b8k', 'smmpg_b928', 'smmpg_b96', 'smmpg_b960', 'smmpg_b960k', 'smmpg_b992', 'smmpg_b9k', 'smmpg_ccb', 'smmpg_msb', 'smmpg_twomb', 'total-pages', 'total-size')

before = (0.0, 2.0, 2.0, 4.0, 8.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0, 6.0, 2.0, 4.0, 44.0, 76.0, 6.0, 2.0, 2.0, 2.0, 18.0, 2.0, 18.0, 30.0, 32.0, 2.0, 12.0, 2.0, 170.0, 0.0, 4.0, 2.0, 0.0, 24.0, 0.0, 2.0, 10.0, 2.0, 12.0, 2.0, 36.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 12.0, 22.0, 2.0, 0.0, 272.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 10.0, 0.0, 0.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 8.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 0.0, 0.0, 0.0, 34.0, 2.0, 0.0, 2.0, 0.0, 2.0, 92.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 40.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 0.0, 14.0, 2.0, 4.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 18.0, 2.0, 28.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 214.0, 26226.0, 13813.0, 27626.0)

intermediate = (0.0, 2.0, 2.0, 4.0, 8.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0, 6.0, 2.0, 4.0, 44.0, 76.0, 6.0, 2.0, 2.0, 2.0, 18.0, 2.0, 18.0, 30.0, 32.0, 2.0, 12.0, 2.0, 170.0, 0.0, 4.0, 2.0, 0.0, 24.0, 0.0, 2.0, 10.0, 2.0, 12.0, 2.0, 36.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 12.0, 22.0, 2.0, 0.0, 272.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 10.0, 0.0, 0.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 8.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 0.0, 0.0, 0.0, 34.0, 2.0, 0.0, 2.0, 0.0, 2.0, 92.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 40.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 0.0, 14.0, 2.0, 4.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 18.0, 2.0, 28.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 214.0, 26226.0, 13813.0, 27626.0)

after = (0.0, 2.0, 2.0, 4.0, 8.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0, 6.0, 2.0, 4.0, 44.0, 76.0, 6.0, 2.0, 2.0, 2.0, 18.0, 2.0, 18.0, 30.0, 32.0, 2.0, 12.0, 2.0, 170.0, 0.0, 4.0, 2.0, 0.0, 24.0, 0.0, 2.0, 10.0, 2.0, 12.0, 2.0, 36.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 12.0, 22.0, 2.0, 0.0, 272.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 10.0, 0.0, 0.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 8.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 0.0, 0.0, 0.0, 34.0, 2.0, 0.0, 2.0, 0.0, 2.0, 92.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 40.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 0.0, 14.0, 2.0, 4.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 18.0, 2.0, 28.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 214.0, 26226.0, 13813.0, 27626.0)

x_locations= numpy.arange(len(bx))
width=0.27
fig = plt.figure(figsize=(50, 20))
ax = fig.add_subplot(111)

before_test_mempools_bar = ax.bar(x_locations, list(before), width, color='r')
intermediate_test_mempools_bar = ax.bar(x_locations + width, list(intermediate), width, color='g')
after_test_mempools_bar = ax.bar(x_locations + width *2,list(after), width, color='b')
ax.set_ylabel('Memory')

ax.set_xticks(x_locations + width)
ax.set_xticklabels(bx,rotation=90)
ax.legend((before_test_mempools_bar[0],intermediate_test_mempools_bar[0],after_test_mempools_bar[0]),('BEFORE','INTERMEDIATE','AFTER'))

fig.savefig("plot.png")
plt.close()

上面的代码产生以下图：

目标：我的目标是将图表中的所有数据都包含在视觉上美观的范围内，以便团队中的任何测试人员都可以分析该图表。 目前，很难看到较小范围的值发生了什么。

一种可能的方法是标准化，但不确定数据是否会保留原始数据。 任何可能的解决方案表示赞赏。

Answer 1

将@Alexander Reynold 的评论转录为答案：

使用对数 y 轴，即使用semilogy()代替plot() – 您可以根据需要显示的动态范围更改基数。

Answer 2

我不知道bar函数中已经有一个参数参数来改变 Y 轴的比例。

将log=True参数添加到所有 bar 函数后，如下所示，

before_test_mempools_bar = ax.bar(x_locations, list(before_test_mempools), width, color='r',log=True)
intermediate_test_mempools_bar = ax.bar(x_locations + width, list(intermediate_test_mempools), width, color='g',log=True)
after_test_mempools_bar = ax.bar(x_locations + width *2,list(after_test_mempools), width, color='b',log=True)

我的情节现在看起来好多了，并且易于分析。

Answer 3

如果可以的话，我认为您的问题不是技术问题，而是您没有充分考虑您希望展示的内容以及您希望人们看到的内容，因为您展示的图形似乎没有很多“噪音” - 即不提供太多甚至任何信息的图形区域。

因此，即使您只提供了模拟数据，似乎还有一些改进的空间来制作更具可读性和“切中要害”的可视化。

例如，您可以：

• 删除无趣的信息（可能是那些在 0.0 或那些尚未进化的信息？）
• 按组重新组合一些类别（如何创建新的聚合类别？或者以完全不同的方式显示数据，x 轴上的值和 y 轴上的类别名称？）
• 此外，也许您正在将不同类型的东西放在一起（最后 3 个 bx 类别（'smmpg_twomb'、'total-pages' 和'total-size'）不应该将它们单独放在一个图表中吗？）
• 使用像 Pandas 的 DataFrame 这样的数据结构来更好地处理和清理你的数据，以便完成前面三个建议。

这只是一些建议，但也许会有所帮助。

这是你可以做什么的一个例子......只是为了说明：

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import sys,os,argparse,json,string,numpy
from datetime import datetime
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates
bx = ('smmpg_b1024k', 'smmpg_b10k', 'smmpg_b11k', 'smmpg_b128', 'smmpg_b128k', 'smmpg_b12k', 'smmpg_b13k',
      'smmpg_b14k', 'smmpg_b15k', 'smmpg_b160', 'smmpg_b16k', 'smmpg_b17k', 'smmpg_b18k', 'smmpg_b192',
      'smmpg_b192k', 'smmpg_b19k', 'smmpg_b1k', 'smmpg_b20k', 'smmpg_b21k', 'smmpg_b224', 'smmpg_b22k',
      'smmpg_b23k', 'smmpg_b24k', 'smmpg_b256', 'smmpg_b256k', 'smmpg_b25k', 'smmpg_b26k', 'smmpg_b27k',
      'smmpg_b288', 'smmpg_b28k', 'smmpg_b29k', 'smmpg_b2k', 'smmpg_b30k', 'smmpg_b31k', 'smmpg_b32',
      'smmpg_b320', 'smmpg_b320k', 'smmpg_b32k', 'smmpg_b33k', 'smmpg_b34k', 'smmpg_b352', 'smmpg_b35k',
      'smmpg_b36k', 'smmpg_b37k', 'smmpg_b384', 'smmpg_b384k', 'smmpg_b38k', 'smmpg_b39k', 'smmpg_b3k',
      'smmpg_b40k', 'smmpg_b416', 'smmpg_b41k', 'smmpg_b42k', 'smmpg_b43k', 'smmpg_b448', 'smmpg_b448k',
      'smmpg_b44k', 'smmpg_b45k', 'smmpg_b46k', 'smmpg_b47k', 'smmpg_b480', 'smmpg_b48k', 'smmpg_b49k',
      'smmpg_b4k', 'smmpg_b50k', 'smmpg_b512', 'smmpg_b512k', 'smmpg_b51k', 'smmpg_b52k', 'smmpg_b53k',
      'smmpg_b544', 'smmpg_b54k', 'smmpg_b55k', 'smmpg_b56k', 'smmpg_b576', 'smmpg_b576k', 'smmpg_b57k',
      'smmpg_b58k', 'smmpg_b59k', 'smmpg_b5k', 'smmpg_b608', 'smmpg_b60k', 'smmpg_b61k', 'smmpg_b62k',
      'smmpg_b63k', 'smmpg_b64', 'smmpg_b640', 'smmpg_b640k', 'smmpg_b64k', 'smmpg_b672', 'smmpg_b6k',
      'smmpg_b704', 'smmpg_b704k', 'smmpg_b736', 'smmpg_b768', 'smmpg_b768k', 'smmpg_b7k', 'smmpg_b800',
      'smmpg_b832', 'smmpg_b832k', 'smmpg_b864', 'smmpg_b896', 'smmpg_b896k', 'smmpg_b8k', 'smmpg_b928',
      'smmpg_b96', 'smmpg_b960', 'smmpg_b960k', 'smmpg_b992', 'smmpg_b9k', 'smmpg_ccb', 'smmpg_msb',
      'smmpg_twomb', 'total-pages', 'total-size')

before = (0.0, 2.0, 2.0, 4.0, 8.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0, 6.0, 2.0, 4.0, 44.0, 76.0, 6.0, 2.0, 2.0, 2.0, 18.0, 2.0, 18.0, 30.0, 32.0, 2.0, 12.0, 2.0, 170.0, 0.0, 4.0, 2.0, 0.0, 24.0, 0.0, 2.0, 10.0, 2.0, 12.0, 2.0, 36.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 12.0, 22.0, 2.0, 0.0, 272.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 10.0, 0.0, 0.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 8.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 0.0, 0.0, 0.0, 34.0, 2.0, 0.0, 2.0, 0.0, 2.0, 92.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 40.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 0.0, 14.0, 2.0, 4.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 18.0, 2.0, 28.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 214.0, 26226.0, 13813.0, 27626.0)
intermediate = (0.0, 2.0, 2.0, 4.0, 8.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0, 6.0, 2.0, 4.0, 44.0, 76.0, 6.0, 2.0, 2.0, 2.0, 18.0, 2.0, 18.0, 30.0, 32.0, 2.0, 12.0, 2.0, 170.0, 0.0, 4.0, 2.0, 0.0, 24.0, 0.0, 2.0, 10.0, 2.0, 12.0, 2.0, 36.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 12.0, 22.0, 2.0, 0.0, 272.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 10.0, 0.0, 0.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 8.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 0.0, 0.0, 0.0, 34.0, 2.0, 0.0, 2.0, 0.0, 2.0, 92.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 40.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 0.0, 14.0, 2.0, 4.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 18.0, 2.0, 28.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 214.0, 26226.0, 13813.0, 27626.0)
after = (0.0, 2.0, 2.0, 4.0, 8.0, 2.0, 2.0, 2.0, 2.0, 6.0, 2.0, 4.0, 44.0, 76.0, 6.0, 2.0, 2.0, 2.0, 18.0, 2.0, 18.0, 30.0, 32.0, 2.0, 12.0, 2.0, 170.0, 0.0, 4.0, 2.0, 0.0, 24.0, 0.0, 2.0, 10.0, 2.0, 12.0, 2.0, 36.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 12.0, 22.0, 2.0, 0.0, 272.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 2.0, 4.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 10.0, 0.0, 0.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 8.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 0.0, 0.0, 0.0, 34.0, 2.0, 0.0, 2.0, 0.0, 2.0, 92.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 40.0, 2.0, 0.0, 2.0, 2.0, 0.0, 14.0, 2.0, 4.0, 2.0, 2.0, 2.0, 0.0, 18.0, 2.0, 28.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 6.0, 214.0, 26226.0, 13813.0, 27626.0)

# Put your data in a DataFrame:
df = pd.DataFrame({'before': before,
     'intermediate': intermediate,
     'after': after, 'bx': bx,
     'x_locations':  numpy.arange(len(bx))
})

#filter columns - you can put them in another graph!
df_filt_cat = df.loc[(df.bx != 'smmpg_twomb') & (df.bx != 'total-pages') & (df.bx != 'total-size')]

# filter categories that stay 0 all the way
df_filt_zero = df_filt_cat.loc[(df_filt_cat.before != 0) & (df_filt_cat.intermediate != 0) & (df_filt_cat.after != 0)]

x_locations= numpy.arange(len(bx))
width=0.27
fig = plt.figure(figsize=(50, 20))
ax = fig.add_subplot(111)

before_test_mempools_bar = ax.bar(df_filt_zero.x_locations, df_filt_zero.before, width, color='r')
before_test_mempools_bar = ax.bar(df_filt_zero.x_locations, df_filt_zero.before, width, color='r')
intermediate_test_mempools_bar = ax.bar(df_filt_zero.x_locations + width, df_filt_zero.intermediate, width, color='g')
after_test_mempools_bar = ax.bar(df_filt_zero.x_locations + width *2, df_filt_zero.after, width, color='b')

ax.set_ylabel('Memory')
ax.set_xticks(x_locations + width)
ax.set_xticklabels(bx,rotation=90)
ax.legend((before_test_mempools_bar[0],intermediate_test_mempools_bar[0],after_test_mempools_bar[0]),('BEFORE','INTERMEDIATE','AFTER'))

# just to show the result I commented this line
#fig.savefig("plot.png")
# and put this one instead:
plt.show()

它显然仍然需要改进，但它已经更具可读性了。