使用 Matplotlib 绘制函数曲线的编码范式

from __future__ import annotations

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# ==================== 1. 数据生成 ====================
# 生成 x 轴数据（示例：从 0 到 2π，均匀取 200 个点）
x = np.linspace(0 , 2 * np.pi , 200)

# 生成多个 y 函数（可根据需要添加/修改）
# 同时定义每个函数曲线的绘图风格
y_functions = {
    "sin(x)":     {
        'data': np.sin(x) ,
        'style':{ 'color':'blue' , 'linestyle':'-' , 'linewidth':1 } ,
        } ,
    "cos(x)":     {
        'data': np.cos(x) ,
        'style':{ 'color':'red' , 'linestyle':'-' , 'linewidth':2 } ,
        } ,
    "0.5*sin(2x)":{
        'data': 0.5 * np.sin(2 * x) ,
        'style':{ 'color':'green' , 'linestyle':':' , 'linewidth':3 , 'alpha':0.7 } ,
        } ,
    "exp(-x)":    {
        'data': np.exp(-x) ,
        'style':{ 'color':'purple' , 'linestyle':'-.' , 'linewidth':4 , 'marker':'o' } ,
        } ,
    }

# ==================== 2. 创建画布和坐标系 ====================
# 参数说明:
# fig-size: (宽, 高) 英寸
# dpi: 分辨率
fig , ax = plt.subplots(figsize = (10 , 6) , dpi = 100)

# ==================== 3. 绘制多条曲线 ====================
# 循环绘制所有曲线
for curve_func in y_functions:
    label = curve_func
    y = y_functions[ curve_func ][ 'data' ]
    style = y_functions[ curve_func ][ 'style' ]
    ax.plot(x , y ,
            label = label ,  # 图例标签
            **style ,  # 解包样式字典
            )

# ==================== 4. 添加图表元素 ====================
ax.legend(loc = 'upper right')  # 显示图例
ax.set_title("Multiple Function Curves" , fontsize = 14 , pad = 20)  # 标题
ax.set_xlabel("x-axis" , fontsize = 12)  # x轴标签
ax.set_ylabel("y-axis" , fontsize = 12)  # y轴标签

# ==================== 5. 自定义样式 ====================
ax.grid(True , linestyle = '--' , alpha = 0.6)  # 显示网格线
ax.set_xlim(0 , 2 * np.pi)  # 设置x轴范围
ax.set_ylim(-1.2 , 1.5)  # 设置y轴范围
ax.tick_params(axis = 'both' , labelsize = 10)  # 刻度标签大小

# ==================== 6. 显示/保存 ====================
plt.tight_layout()  # 自动调整子图间距
plt.show()