C++第三方开发库matplotlib-cpp

Matplotlib-cpp是一个用于在C++中绘制图表的开源库。它提供了与Python的Matplotlib库类似的功能，使得在C++环境下进行数据可视化变得更加便捷。基于Matplotlib-cpp，我们可以使用各种绘图函数和样式选项来创建各种类型的图表，包括折线图、散点图、柱状图等。它与C++的语法和数据结构紧密结合，方便了在C++项目中进行图表绘制和数据分析。

1. 安装

下载matplotlib-cpp

git clone https://github.com/lava/matplotlib-cpp.git

2. 基本功能

matplotlib-cpp 主要提供了以下几种功能：

基本绘图：matplotlib-cpp 支持许多基本的 2D 图形，包括线图、散点图、条形图、直方图、饼图等。
子图：可以在一个画布上创建多个子图，每个子图可以独立绘制。
颜色、标记和线型：可以自定义每个图形的颜色、标记（数据点的形状）和线型（实线、虚线等）。
图例和标题：可以为每个图形添加图例和标题，以解释图形的含义。
坐标轴设置：可以自定义坐标轴的范围、刻度和标签。
网格线：可以添加网格线，以便于观察数据。
文本和标注：可以在图形上添加文本和标注，以强调特定的数据点或区域。
保存和显示：可以将图形保存为各种格式的文件，或在窗口中直接显示。

3. 示例

#include "matplotlibcpp.h"
#include <cmath>

namespace plt = matplotlibcpp;

int main()
{
    // 准备数据
    int n = 5000;
    std::vector<double> x(n), y(n), z(n), w(n,2);
    for(int i=0; i<n; ++i) {
        x.at(i) = i*i;
        y.at(i) = sin(2*M_PI*i/360.0);
        z.at(i) = log(i);
    }

    // 设置输出图像的大小为1200x780像素
    plt::figure_size(1200, 780);
    // 绘制给定x和y数据的折线图，颜色自动选择
    plt::plot(x, y);
    // 绘制给定x和y数据的红色虚线
    plt::plot(x, w, "r--");
    // 绘制一条线，其名称将出现在图例中为"log(x)"
    plt::named_plot("log(x)", x, z);
    // 设置x轴的范围为[0,1000000]
    plt::xlim(0, 1000*1000);
    // 添加图表标题
    plt::title("Sample figure");
    // 启用图例
    plt::legend();
    // 保存图像（文件格式由扩展名确定）
    plt::save("./basic.png");

    return 0;
}

#include <cmath>
#include "matplotlibcpp.h"

using namespace std;
namespace plt = matplotlibcpp;

int main()
{
    // 准备数据
    int n = 5000; // 数据点个数
    vector<double> x(n),y(n);
    for(int i=0; i<n; ++i) {
        double t = 2*M_PI*i/n;
        x.at(i) = 16*sin(t)*sin(t)*sin(t);
        y.at(i) = 13*cos(t) - 5*cos(2*t) - 2*cos(3*t) - cos(4*t);
    }

    // plot() 函数接受任意数量的 (x, y, format) 三元组
    // x 必须是可迭代的（即提供 begin(x) 和 end(x) 函数），
    // y 可以是可调用的（提供 operator() const 函数）或者可迭代的
    plt::plot(x, y, "r-", x, [](double d) { return 12.5+abs(sin(d)); }, "k-");

    // 显示图表
    plt::show();
}

#include "matplotlibcpp.h"
#include <vector>
#include <cmath>

namespace plt = matplotlibcpp;

int main() {
    std::vector<double> t(1000);
    std::vector<double> x(t.size());

    for(size_t i = 0; i < t.size(); i++) {
        t[i] = i / 100.0;
        x[i] = sin(2.0 * M_PI * 1.0 * t[i]);
    }

    plt::xkcd(); // 应用xkcd风格的绘图
    plt::plot(t, x);
    plt::title("AN ORDINARY SIN WAVE"); // 设置图表标题
    plt::save("xkcd.png"); // 保存图像为"xkcd.png"
}

#include "../matplotlibcpp.h"

namespace plt = matplotlibcpp;

int main()
{
    std::vector<std::vector<double>> x, y, z;
    for (double i = -5; i <= 5;  i += 0.25) {
        std::vector<double> x_row, y_row, z_row;
        for (double j = -5; j <= 5; j += 0.25) {
            x_row.push_back(i);
            y_row.push_back(j);
            z_row.push_back(::std::sin(::std::hypot(i, j)));
        }
        x.push_back(x_row);
        y.push_back(y_row);
        z.push_back(z_row);
    }

    plt::plot_surface(x, y, z);
    plt::show();
}