如何在matplotlib中绘制带有子窗口的图表

# 1. 引言

## 1.1 介绍matplotlib库
Matplotlib是一个用于创建可视化图表的Python库，提供了丰富的绘图功能，支持基本的线条图、散点图、条形图、饼图、直方图等，也能够实现更加复杂的图表，比如3D绘图和金融数据可视化。

## 1.2 目的和意义
本文旨在介绍使用Matplotlib库绘制基本图表以及控制子窗口布局的方法，帮助读者快速上手Matplotlib库的基本绘图操作，并能够进行布局调整以达到更好的可视化效果。

## 1.3 概述本文内容
本文将首先介绍Matplotlib库的安装和必要模块的导入，然后分别讲解绘制基本图表、调整子窗口布局、添加子图表的具体操作步骤，并通过示例代码进行详细讲解。最后对本文内容进行总结，并展望下一步的学习和应用方向。

# 2. 准备工作

### 2.1 安装matplotlib库

在开始使用matplotlib库之前，首先需要确保已经安装了该库。如果尚未安装，可以通过以下命令在Python环境下进行安装：

pip install matplotlib

### 2.2 导入必要的模块

在使用matplotlib库之前，需要导入一些必要的模块，例如 `matplotlib.pyplot` 模块，通常以别名 `plt` 导入：

import matplotlib.pyplot as plt

### 2.3 准备数据集

在绘制图表之前，需要准备数据集。数据集可以是一个列表、数组、DataFrame等形式。例如，我们可以准备两个列表作为数据集：

x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 3, 5, 7, 11]

# 3. 绘制基本图表

在本章节中，我们将学习使用matplotlib库绘制基本的图表。通过学习本章节的内容，你将了解到绘制图表的基本步骤，并能够绘制简单的带子窗口的图表。

#### 3.1 绘制基本图表的步骤

要绘制基本图表，我们需要按照以下步骤进行操作：

1. 创建一个图表对象：使用`plt.figure()`函数创建一个图表对象，可以设置图表的大小、标题等属性。

2. 绘制图表：使用绘图函数（如`plt.plot()`）或绘制特定图表类型的函数（如`plt.bar()`、`plt.scatter()`等）来绘制图表。

3. 设置图表属性：可以设置图表的标题、横纵坐标标签、图例等属性，使图表更加直观和易读。

4. 显示图表：使用`plt.show()`函数显示绘制好的图表。

#### 3.2 添加子窗口的基本概念

子窗口是指在一个主图表内，再绘制一个或多个较小的图表。通过添加子窗口，我们可以在一个图表内同时展示多个相关的图形，使数据更加直观和易于理解。

在使用matplotlib绘制子窗口时，我们需要使用`fig.add_subplot()`函数创建子窗口对象，并指定其位置和大小。

#### 3.3 示例：绘制简单的带子窗口的图表

让我们通过一个示例来演示绘制简单的带子窗口的图表。假设我们有一个学生的考试成绩数据集，我们想要绘制每位学生的数学和语文成绩。

首先，我们需要准备数据集。假设数据集如下：

| 学生姓名 | 数学成绩 | 语文成绩 |
|----------|----------|----------|
| 小明 | 90 | 85 |
| 小红 | 80 | 75 |
| 小刚 | 85 | 90 |
| 小李 | 95 | 100 |

接下来，我们按照以下步骤绘制图表：

import matplotlib.pyplot as plt

# 创建一个图表对象
fig = plt.figure()

# 创建一个子窗口对象，指定位置为(1, 1, 1)，大小为(6, 6)
ax1 = fig.add_subplo