matplotlib: бірінші график және терезе емес, файл

Не үшін керек

Кестедегі отыз сан жарты минутта оқылады, әрі содан кейін олар туралы ештеңе түсініксіз. Сол отызы сызықпен бір секундта оқылады: қатардың өсіп келе жатқаны, жиырма алтыншы қаңтарда секіріс болғаны және одан кейін ол қайталанбағаны көрініп тұр.

Бұл үшін төлеуге тура келеді. График — деректі көрсетудің ең сенімді әрі бұрмалауға ең оңай тәсілі: сол сандар басқа шкалада басқа нәрсе айтады. Онымен келесі сабақ айналысады — шкала, нөл және белгілер туралы. Бүгін — жалпы қалай салып, қалай сақтау керегі.

Кітапхана pandas тұрған жерге орнатылады:

pip install matplotlib==3.11.1

Бірден тұтас

grafik.py файлы. Отыз бірінші сабақтағы сол бағам қатары және екі сызық та: нағызы мен тегістелгені.

"""32-сабақ: бірінші график.

Өткен сабақтағы сол бағам қатары. Сызық саламыз, осьтерді белгілейміз, файлға
сақтаймыз — әрі экранда бірде-бір терезе жоқ.
"""

import matplotlib

# Экрансыз: кесте бойынша жұмыс істейтін бағдарлама терезеге емес, файлға
# салады. Бұл жол pyplot импортына дейін тұрады — әйтпесе ол басқа тәсілді
# таңдап үлгереді.
matplotlib.use("Agg")

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from pathlib import Path

HERE = Path(__file__).resolve().parent

days, rates = [], []
start = pd.Timestamp("2026-01-05")
for i in range(40):
    day = start + pd.Timedelta(days=i)
    if day.weekday() >= 5:
        continue
    value = 512.0 + i * 0.35 + ((i * 7) % 11 - 5) * 0.6
    if i == 21:
        value += 14.0
    days.append(day)
    rates.append(value)
rate = pd.Series(rates, index=pd.DatetimeIndex(days, name="day"), name="rate").round(2)

# Figure — қағаз парағы, Axes — сол парақтағы осьтер. Бүкіл сурет ax арқылы.
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 4))
ax.plot(rate.index, rate.values, color="#b03a2e", linewidth=1.6, label="бағам")
ax.plot(rate.index, rate.rolling(5).mean(), color="#7f8c8d", linewidth=1.2,
        linestyle="--", label="жылжымалы орташа, 5 күн")

ax.set_title("Доллар бағамы, 2026 қаңтар — ақпан")
ax.set_xlabel("күн")
ax.set_ylabel("доллар үшін теңге")
ax.grid(True, linewidth=0.4, alpha=0.5)
ax.legend()
fig.autofmt_xdate()

out = HERE / "kurs.png"
fig.savefig(out, dpi=150, bbox_inches="tight")
plt.close(fig)

print("графиктегі нүкте:", len(rate))
print("осьтердегі сызық:", len(ax.get_lines()))
print("Y осінің белгісі:", ax.get_ylabel())
print("файл:", out.name, "| жасалды:", out.exists(), "| бос емес:", out.stat().st_size > 0)

Шығысы:

графиктегі нүкте: 30
осьтердегі сызық: 2
Y осінің белгісі: доллар үшін теңге
файл: kurs.png | жасалды: True | бос емес: True

Ал бағдарламаның қасында kurs.png пайда болады — сол суреттің өзі.

Талдау

Agg: экрансыз бағдарлама

matplotlib.use("Agg") бірінші жолда тұрғаны кездейсоқ емес. Әдепкі күйінде matplotlib терезе көрсету тәсілін іздейді, ал таңғы төртте кесте бойынша іске қосылған бағдарламада (жиырма үшінші сабақ) экран жоқ. Agg — бұл «файлға сал», әрі онымен терезенің қажеті мүлде жоқ.

Оны import matplotlib.pyplot-тан бұрын қою керек: pyplot сурет салу тәсілін импорт кезінде таңдайды, одан кейін өзгерту кеш.

Сондықтан бағдарламада импорттардың реті әдеттен тыс: алдымен matplotlib, сосын use жолы, содан кейін ғана pyplot. Бұл — курстағы импорттар қатарынан тұрмайтын жалғыз жер, әрі линтер оған ренжиді — ал жұмыс істейтіні тек осылай.

Парақ пен осьтер

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 4)) екі нәрсе жасайды:

• fig — қағаз парағы: оның дюйммен өлшемі бар әрі сақтау соған жасалады;
• ax — сол парақтағы осьтер: оларға салады, оларды белгілейді, олардың өз торы бар.

Қысқарақ салуға да болады — plt.plot(...), — бірақ сонда сіз кітапхана өзінде ұстап отырған «ағымдағы» осьтерге саласыз. График біреу болғанда айырмасы жоқ; екеу болған бойда «ағымдағы» осьтер керегі емес болып шығады. ax арқылы мұндай қате болмайды, әрі курс сабақтарында тек сол қолданылады.

figsize пиксельмен емес, дюймен беріледі: пиксельдер сақтау кезінде, дюймге dpi қосылғанда пайда болады.

Сызық және оның түрі

ax.plot(x, y) сызық салады. Анық беруге тұрарлықтары:

• color — қатарларды түспен ажыратады; бір қатар үшін ол барлық графигіңізде бірдей болсын;
• linewidth — қалыңдығы; бастысын қалыңырақ етеді;
• linestyle="--" — көмекшісі үшін пунктир: мысалдағы тегістелген сызық әдемілік үшін емес, оны деректен ажырату үшін пунктир;
• label — аңыздағы жазу; онсыз ax.legend() көрсететін ештеңе таппайды.

Белгілер — әшекей емес

Осьтері белгіленбеген график — дерек емес, сурет. Әрқашан жазылатын төрт жол:

ax.set_title(...)    бұл не екені
ax.set_xlabel(...)   көлденеңінен не тұрғаны
ax.set_ylabel(...)   тігінен не тұрғаны және қандай өлшемде
ax.legend()          қай сызық қайсы екені

ax.grid(True, linewidth=0.4, alpha=0.5) тор қосады — бозғылт, ол мәндерді оқуға көмектессін, сызықтармен таласпасын деп. fig.autofmt_xdate() күндер сыймай қалғанда оларды бұрады.

savefig: пішім кеңейтім бойынша

fig.savefig("kurs.png", dpi=150, bbox_inches="tight"):

• пішім кеңейтімнен алынады: .png — хатқа және мессенджерге арналған сурет, .svg — бетке (сапасын жоғалтпай масштабталады), .pdf — басып шығаруға;
• dpi дюймді пиксельге айналдырады: 150-де 8 дюйм — ені бойынша 1200 нүкте. Экранға 100–150 жетеді, басып шығаруға 300 алады;
• bbox_inches="tight" бос жиектерді қиып тастайды, әйтпесе суреттің айналасында ауа қалады.

Басты ереже — рет: savefig шақырылған сәтте салынғанды суретке түсіреді. plot-қа дейін сақтадыңыз — бос парақ алдыңыз, әрі бұл кезде ешқандай қате болмайды. Бұл — үшінші жаттығу.

close: фигуралар өздігінен жоғалмайды

plt.close(fig) парақты босатады. График біреу болғанда бұл байқалмайды; күніне бір суреттен салып, оларды жаппайтын бағдарлама жиырма бірінші күні ескерту алады, содан кейін жадты жеп қояды. Әдет қарапайым: салдық — сақтадық — жаптық.

pandas өзі де біледі

Series мен DataFrame-нің өз .plot()-ы бар, әрі ол сол matplotlib-пен салады:

ax = rate.plot(figsize=(8, 4), color="#b03a2e")
ax.set_ylabel("доллар үшін теңге")

Ол сол Axes-ті қайтарады, сондықтан белгілер мен сақтау әдеттегідей жасалады: ax.figure.savefig(...). Деректі тез шолып өту үшін бұл қысқа. Біреу көретін есеп үшін әдетте анық fig, ax алынады — онда не болып жатқаны түгел көрініп тұрады.

Сабақ картасы

Өз сөзіңізбен айтыңыз

Қарамай, дауыстап немесе қағазға жауап беріңіз. Жауаптар — сабақтың соңында.

1. matplotlib.use("Agg") жолы не үшін керек және ол неге pyplot импортына дейін тұрады?
2. fig ax-тан несімен өзгеше және курста неге ax арқылы салады?
3. savefig-ті plot-қа дейін шақырсақ не шығады, әрі бұл кезде қате бола ма?

Жаттығу

Тапсырмаға дейінгі үш қысқа қадам: болжау, толықтыру, түзету. Жауаптар — сабақтың соңында, бірақ алдымен өзіңіз жауап беріңіз.

1. Болжаңыз. Бұл бағдарлама не басып шығарады?

import matplotlib

matplotlib.use("Agg")

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 3))
ax.plot([1, 2, 3], [10, 12, 11], label="ряд")
ax.set_title("сынақ")
ax.set_ylabel("теңге")
print("сызық:", len(ax.get_lines()), "| тақырып:", ax.get_title(), "| Y осі:", ax.get_ylabel())
print("парақ өлшемі:", fig.get_size_inches().tolist(), "дюйм")
plt.close(fig)

2. Бос орынды толтырыңыз. ... орнына бағдарламаға экран қажет болмайтын сурет салу тәсілін қойыңыз.

# бұл жолсыз кесте бойынша жұмыс істейтін бағдарлама терезе іздейді
import matplotlib

matplotlib.use(...)

import matplotlib.pyplot as plt

print("сурет салу тәсілі:", matplotlib.get_backend())
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2], [3, 4])
plt.close(fig)

3. Түзетіңіз. Файл жасалады, бірақ ондағы сурет бос. Бағдарлама сақтау сәтінде осьтерде қанша сызық болғанын басып шығарады.

# салғаннан бұрын сақтап қойған
import matplotlib

matplotlib.use("Agg")

import matplotlib.pyplot as plt
from pathlib import Path

HERE = Path(__file__).resolve().parent
fig, ax = plt.subplots()
out = HERE / "proba.png"
fig.savefig(out)
print("сақтау сәтіндегі сызық:", len(ax.get_lines()))
ax.plot([1, 2, 3], [10, 12, 11])
print("бағдарлама соңындағы сызық:", len(ax.get_lines()))
plt.close(fig)

Тапсырма

Міндетті. Сол қатарды алып, оны тегістелгенімен бірге салыңыз. Секіріс күнін — тегістелген сызық көрсетпейтін сол күнді — нүктемен және жазумен белгілеңіз. Осьтер мен тақырыпты белгілеңіз, аңыз бен тор қойыңыз. Екі файл сақтаңыз: хатқа kurs.png және бетке kurs.svg. Мыналарды басып шығарыңыз: нүкте саны, осьтердегі сызық саны, тақырып, белгіленген күн мен оның мәні және әр файл туралы бір жол.

Күтілетін шығыс:

нүкте: 30 | осьтердегі сызық: 3
тақырып: Доллар бағамы: нағыз қатар және тегістелгені
белгіленген күн: 2026-01-26 | мәні: 532.75
kurs.png: жасалды True, бос емес True
kurs.svg: жасалды True, бос емес True

Дайын болғаны: шығыс жол-жолымен сәйкес келеді; use("Agg") pyplot импортына дейін тұр; сурет plt арқылы емес, ax арқылы салынған; сақтау бүкіл суреттен кейін; фигура жабылған; екі файлда да сурет бос емес (ашып қараңыз).

Өз деректеріңізде. Өз қатарыңызды салыңыз — күндік шығыс, қадам саны, салмақ. Y осін өлшем бірлігімен міндетті түрде белгілеңіз. Содан кейін суретті деректеріңізді көрмеген адамға көрсетіп, не түсінгенін сұраңыз. Ол түсінбегеннің бәрі — графикте жетіспейтін нәрсе.

Қалауыңыз бойынша.

• Бір графикті png, svg және pdf етіп сақтап, файл өлшемдерін салыстырыңыз.
• dpi=72 мен dpi=300 қойып көріп, суреттегі мәтінге қараңыз.
• Сол қатарды rate.plot(ax=ax) арқылы салып, белгілердің дәл солай қойылатынына көз жеткізіңіз.

Жобада бұл қайда тұрады

Он үшінші қадам: есепте сурет пайда болады. sholu/suret.py әр елге бір сызық салып, файлды CSV-дың қасына қояды, ал аңыздағы атауларды есеп оқитын сол анықтамадан алады — сондықтан суретте «KAZ» емес, «Қазақстан» тұр.

Сол файлдағы екі жол дәл жиынтық адамның алдында емес, кесте бойынша жұмыс істейтіндіктен тұр: pyplot импортына дейінгі matplotlib.use("Agg") — таңғы төртте экран жоқ; және сақтаудан кейінгі plt.close(fig) — әйтпесе күніне бір сурет салатын бағдарлама жабылмаған фигуралар туралы жиырма бірінші күні біледі.

Әлі қарастырылмағаны. Түстер кодта тізіммен берілген. Қатар үшеу болғанда бұл қалыпты; көбейгенде түстер есептің қалған көрінісімен бірге бір жерде тұрғысы келеді.

Жауаптар

сызық: 1 | тақырып: сынақ | Y осі: теңге
парақ өлшемі: [6.0, 3.0] дюйм

import matplotlib

matplotlib.use("Agg")

import matplotlib.pyplot as plt

print("сурет салу тәсілі:", matplotlib.get_backend())
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2], [3, 4])
plt.close(fig)

сурет салу тәсілі: Agg

import matplotlib

matplotlib.use("Agg")

import matplotlib.pyplot as plt
from pathlib import Path

HERE = Path(__file__).resolve().parent
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3], [10, 12, 11])
out = HERE / "proba.png"
fig.savefig(out)
print("сақтау сәтіндегі сызық:", len(ax.get_lines()))
print("бағдарлама соңындағы сызық:", len(ax.get_lines()))
plt.close(fig)

сақтау сәтіндегі сызық: 1
бағдарлама соңындағы сызық: 1

Дереккөздер

• matplotlib: қысқаша кіріспе — Figure, Axes және олардың неге екеу екені.
• Сурет салу тәсілін таңдау — Agg деген не және ол қашан керек.
• Суреттерді сақтау — пішімдер, dpi және жиектер.