带有 pyplot.plot 的简单数组列表

Question

我很难理解pyplot.plot 的工作原理。
我举一个简单的例子：我想绘制pyplot.plot(lst2, lst2)，其中 lst2 是一个列表。
困难在于 lst2 的每个元素都是一个形状为 (1,1) 的数组。如果元素是浮动的而不是数组，就没有问题。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline

V2 = np.array([[1]])
W2 = np.array([[2]])

print('The shape of V2 is', V2.shape)
print('The shape of W2 is', W2.shape)

lst2 = [V2, W2]
plt.plot(lst2, lst2)
plt.show

以下是我收到的错误消息的结尾：

~\Anaconda3\lib\site-packages\matplotlib\axes\_base.py in _xy_from_xy(self,x, y)
    245         if x.ndim > 2 or y.ndim > 2:
    246             raise ValueError("x and y can be no greater than 2-D, but have "
--> 247                              "shapes {} and {}".format(x.shape, y.shape))
    248 
    249         if x.ndim == 1:

ValueError: x and y can be no greater than 2-D, but have shapes (2, 1, 1) and (2, 1, 1)

错误消息中让我惊讶的是提到了一个维度为 (2,1,1) 的数组。看起来数组np.array([V2,W2]) 是在我们调用pyplot.plot 时构建的。

我的问题是，当我们使用 x 和 y 列表调用 pyplot.plot(x,y) 时，幕后会发生什么？似乎构建了一个包含 x 元素的数组（对于 y 也是如此）。并且这些数组必须有最大 2 个轴。我对么？

我知道如果我在 V2 和 W2 上使用 numpy.squeeze，它会起作用。但我想了解在我给出的示例中pyplot.plot 内部发生了什么。

Answer 1

仔细看看你在做什么：

V2 = np.array([[1]])
W2 = np.array([[2]])
lst2 = [V2, W2]
plt.plot(lst2, lst2)

出于某种奇怪的原因，您使用一对嵌套的括号将数组定义为(1,1) 的形状。当您构造lst2 时，您将沿新的前导维度 堆叠数组。这和pyplot无关，这是numpy。

Numpy 数组是矩形的，它们与列表列表的列表兼容。嵌套级别决定了数组的维数。看一个简单的 2d 示例：

>>> M = np.arange(2*3).reshape(2,3)
>>> print(repr(M))
array([[0, 1, 2],
       [3, 4, 5]])

您可以将这个 2x3 矩阵视为两个行向量。 M[0] 与M[0,:] 相同，为第一行，M[1] 与M[1,:] 相同，为第二行。然后，您还可以通过以下方式从两行构造此数组：

row1 = [0, 1, 2]
row2 = [3, 4, 5]
lst = [row1, row2]
np.array(lst)

我的意思是，我们采用了两个长度为 3 的平面列表（与形状为 (3,) 的一维 numpy 数组兼容），并将它们连接到一个列表中。结果与形状为(2,3) 的二维数组兼容。 “2”是因为我们将 2 个列表放入 lst，而“3”是因为两个列表的长度都是 3。

因此，当您在上面创建lst2 时，您正在做的事情与此等价：

lst2 = [ [[1]], [[2]] ]

您将两个嵌套的子列表放入一个数组兼容列表中，并且两个子列表都与形状(1,1) 兼容。这意味着您最终将得到一个 3d 数组（根据您在嵌套最深级别有三个左括号的事实），形状为 (2,1,1)。再次，2 来自你有两个数组的事实，尾随维度来自内容。

---

真正的问题是你想要做什么。一方面，您的数据不应该是真正的形状 (1,1)。在pyplot.plot 最直接的应用程序中，您拥有一维数据集：一个用于 x 坐标，一个用于绘图的 y 坐标。为此，您可以对 x 和 y 使用简单（平面）列表或一维数组。重要的是它们的长度相同。

然后，当您将两者相互绘制时，首先传递 x 坐标，然后传递 y 坐标。你大概的意思是

plt.plot(V2,W2)

在这种情况下，您将传递二维数组进行绘图，并且您不会看到传递类似 3d 数组的错误。但是，pyplot.plot 的行为对于 2d 输入而言并非微不足道（两个数据集的列将相互绘制），并且您必须确保您确实想要将 2d 数组作为输入传递。但是您几乎不想将与前两个参数相同的对象传递给pyplot.plot。