2.24. 教中学生学编程3：函数图像

这一节我们再学习一个学习数学时也很常用的功能：画函数图像。这回我们需要两个名称空间：:

from numpy import *
from matplotlib.pyplot import *

其中numpy是number python的缩写，是用来处理数字的；matplotlib是math plot library的缩写，是用来plot（打点）的。

我们主要通过numpy来准备数字，然后matplotlib绘制图像。matplotlib绘图的过程称为“打点”，就是你给出x和y的值，它在对应的位置给你打上点，所以你需要用numpy给定所有的这些点。

我们画一个最简单的二次函数的图像：

\[y=x^2\]

图如下：

我们理解一下这组命令：

命令1,2两个是引入名称空间，这个没有什么可说的。

命令3是创建一个范围（a range)，其实就是一组数，它有三个参数：起始值（这个值本身算在里面），最终值（这个值本身不算在里面），步长（就是多远放一个点，这实际上创建了一个这样一组数：

然后我们对这组数都计算x**2，得到y：

然后我们开始打点（matplotlib默认会把这些点连起来），plot(x, y)，很简单吧。（根据版本不同，如果图像显示不出来，需要下show()这个命令，图像才会显示出来，这样其实更好，因为你可以画完很多个plot，才一次显示出来。读者可以根据需要增加）：

我们可以一次打多个函数进行对比，下面我们用对比两次方， 三次方，四次方，五次方的区别

这只能看到一条线，但如果你仔细看，x轴上有一些特殊的颜色——看来是我们把图拉得太开了，我们调整一下x的范围，为了让这个调整更容易一些，我们把上面的动作写成“定义”，像这样：

这个有点样子了，但还是不突出，干脆我们把范围调整到-2到2之间，用0.05做步长看看：

再往下调：

现在对比比较明显了，但哪条线是哪条线呢？我们修改一下那个定义，给每条线都加个颜色：

plot后面跟着的那些r, b, y, g分别表示red, blue, yellow, green。你可以查下面这个表决定用什么：

'b'	blue
'g'	green
'r'	red
'c'	cyan
'm'	magenta
'y'	yellow
'k'	black
'w'	white

引号里面还可以带其他字母表示线型：

'-' solid line style

'--' dashed line style

'-.' dash-dot line style

':' dotted line style

'.' point marker

',' pixel marker

'o' circle marker

'v' triangle_down marker

'^' triangle_up marker

'<' triangle_left marker

'>' triangle_right marker

'1' tri_down marker

'2' tri_up marker

'3' tri_left marker

'4' tri_right marker

's' square marker

'p' pentagon marker

'*' star marker

'h' hexagon1 marker

'H' hexagon2 marker

'+' plus marker

'x' x marker

'D' diamond marker

'd' thin_diamond marker

'|' vline marker

'_' hline marker

如果你看不懂那个英语什么意思，试一下就知道了，比如这样：

最后我们看看正弦波的美吧：

我们对各种信号的“调制”，都来自三角函数这种“波”的特性，中间那个蓝色的是一个简单的正弦波，但它和其他任何函数组合起来，都会让其他信号产生波动，这个特性，几乎是我们今天整个通讯技术的学术基础。