numpy.histogram2d#

numpy.histogram2d(x, y, bins=10, range=None, density=None, weights=None)[source]#

计算两个数据样本的二维直方图。

参数:
x类数组, 形状 (N,)

一个数组，包含要进行直方图处理的点的 x 坐标。

y类数组, 形状 (N,)

一个数组，包含要进行直方图处理的点的 y 坐标。

bins整数 或 类数组 或 [整数, 整数] 或 [数组, 数组], 可选

bin 的规格

  • 如果是整数，表示两个维度（nx=ny=bins）的 bin 数量。

  • 如果是类数组，表示两个维度（x_edges=y_edges=bins）的 bin 边缘。

  • 如果是 [整数, 整数]，表示每个维度（nx, ny = bins）的 bin 数量。

  • 如果是 [数组, 数组]，表示每个维度（x_edges, y_edges = bins）的 bin 边缘。

  • 可以是 [整数, 数组] 或 [数组, 整数] 的组合，其中整数是 bin 的数量，数组是 bin 边缘。

range类数组, 形状(2,2), 可选

每个维度 bin 的最左和最右边缘（如果未在 bins 参数中明确指定）：[[xmin, xmax], [ymin, ymax]]。所有在此范围之外的值都将被视为异常值，不计入直方图。

density布尔值, 可选

如果为 False（默认值），返回每个 bin 中的样本数量。如果为 True，返回 bin 处的概率密度函数，即 bin_count / sample_count / bin_area。

weights类数组, 形状(N,), 可选

一个值数组 w_i，用于对每个样本 (x_i, y_i) 进行加权。如果 density 为 True，权重将归一化为 1。如果 density 为 False，返回的直方图的值等于落入每个 bin 的样本所对应权重的总和。

返回:
Hndarray, 形状(nx, ny)

样本 x 和 y 的二维直方图。 x 中的值沿第一维度进行直方图处理，y 中的值沿第二维度进行直方图处理。

xedgesndarray, 形状(nx+1,)

沿第一维度的 bin 边缘。

yedgesndarray, 形状(ny+1,)

沿第二维度的 bin 边缘。

另请参阅

histogram

一维直方图

histogramdd

多维直方图

注意事项

当 density 为 True 时，返回的直方图是样本密度，其定义为 bin 上的乘积 bin_value * bin_area 的总和为 1。

请注意，此直方图不遵循笛卡尔约定，即 x 值在横坐标上，y 值在纵坐标上。相反，x 沿数组的第一维度（垂直）进行直方图处理，y 沿数组的第二维度（水平）进行直方图处理。这确保了与 histogramdd 的兼容性。

示例

>>> import numpy as np
>>> from matplotlib.image import NonUniformImage
>>> import matplotlib.pyplot as plt

构建一个具有可变 bin 宽度的二维直方图。首先定义 bin 边缘

>>> xedges = [0, 1, 3, 5]
>>> yedges = [0, 2, 3, 4, 6]

接下来我们创建一个包含随机 bin 内容的直方图 H

>>> x = np.random.normal(2, 1, 100)
>>> y = np.random.normal(1, 1, 100)
>>> H, xedges, yedges = np.histogram2d(x, y, bins=(xedges, yedges))
>>> # Histogram does not follow Cartesian convention (see Notes),
>>> # therefore transpose H for visualization purposes.
>>> H = H.T

imshow 只能显示方形 bin

>>> fig = plt.figure(figsize=(7, 3))
>>> ax = fig.add_subplot(131, title='imshow: square bins')
>>> plt.imshow(H, interpolation='nearest', origin='lower',
...         extent=[xedges[0], xedges[-1], yedges[0], yedges[-1]])
<matplotlib.image.AxesImage object at 0x...>

pcolormesh 可以显示实际边缘

>>> ax = fig.add_subplot(132, title='pcolormesh: actual edges',
...         aspect='equal')
>>> X, Y = np.meshgrid(xedges, yedges)
>>> ax.pcolormesh(X, Y, H)
<matplotlib.collections.QuadMesh object at 0x...>

NonUniformImage 可用于显示带有插值的实际 bin 边缘

>>> ax = fig.add_subplot(133, title='NonUniformImage: interpolated',
...         aspect='equal', xlim=xedges[[0, -1]], ylim=yedges[[0, -1]])
>>> im = NonUniformImage(ax, interpolation='bilinear')
>>> xcenters = (xedges[:-1] + xedges[1:]) / 2
>>> ycenters = (yedges[:-1] + yedges[1:]) / 2
>>> im.set_data(xcenters, ycenters, H)
>>> ax.add_image(im)
>>> plt.show()
../../_images/numpy-histogram2d-1_00_00.png

也可以不指定 bin 边缘来构建二维直方图

>>> # Generate non-symmetric test data
>>> n = 10000
>>> x = np.linspace(1, 100, n)
>>> y = 2*np.log(x) + np.random.rand(n) - 0.5
>>> # Compute 2d histogram. Note the order of x/y and xedges/yedges
>>> H, yedges, xedges = np.histogram2d(y, x, bins=20)

现在我们可以使用 pcolormesh 绘制直方图，并用 hexbin 进行比较。

>>> # Plot histogram using pcolormesh
>>> fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(ncols=2, sharey=True)
>>> ax1.pcolormesh(xedges, yedges, H, cmap='rainbow')
>>> ax1.plot(x, 2*np.log(x), 'k-')
>>> ax1.set_xlim(x.min(), x.max())
>>> ax1.set_ylim(y.min(), y.max())
>>> ax1.set_xlabel('x')
>>> ax1.set_ylabel('y')
>>> ax1.set_title('histogram2d')
>>> ax1.grid()

>>> # Create hexbin plot for comparison
>>> ax2.hexbin(x, y, gridsize=20, cmap='rainbow')
>>> ax2.plot(x, 2*np.log(x), 'k-')
>>> ax2.set_title('hexbin')
>>> ax2.set_xlim(x.min(), x.max())
>>> ax2.set_xlabel('x')
>>> ax2.grid()

>>> plt.show()
../../_images/numpy-histogram2d-1_01_00.png
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