Matplotlib Kapsamlı Eğitim Rehberi

İçindekiler

Giriş ve Kurulum
Temel Kavramlar
Temel Grafik Türleri
Grafik Özelleştirme
Alt Grafikler (Subplots)
İleri Düzey Özellikler
Örnek Projeler
Ödevler

Giriş ve Kurulum

Matplotlib, Python'da veri görselleştirme için en temel ve güçlü kütüphanedir. 2003 yılında John D. Hunter tarafından geliştirilmeye başlanmış ve günümüzde bilimsel computing'in vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir.

Kurulum

bash

pip install matplotlib

Temel İmport

python

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Temel Kavramlar

Figure ve Axes

Matplotlib'in mimarisi iki ana bileşen üzerine kuruludur:

Figure: Tüm grafik öğelerini içeren ana pencere
Axes: Grafiklerin çizildiği alan

python

# Temel figure ve axes oluşturma
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
plt.show()

İki Farklı Yaklaşım

1. Pyplot Arayüzü (MATLAB benzeri)

python

plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
plt.xlabel('X Ekseni')
plt.ylabel('Y Ekseni')
plt.title('Basit Çizgi Grafiği')
plt.show()

2. Object-Oriented Arayüz (Önerilen)

python

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 2, 3])
ax.set_xlabel('X Ekseni')
ax.set_ylabel('Y Ekseni')
ax.set_title('Basit Çizgi Grafiği')
plt.show()

Temel Grafik Türleri

1. Çizgi Grafiği (Line Plot)

python

# Basit çizgi grafiği
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.plot(x, y, label='sin(x)', linewidth=2, color='blue')
ax.plot(x, np.cos(x), label='cos(x)', linewidth=2, color='red', linestyle='--')
ax.set_xlabel('X değerleri')
ax.set_ylabel('Y değerleri')
ax.set_title('Trigonometrik Fonksiyonlar')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

2. Scatter Plot (Dağılım Grafiği)

python

# Rastgele veri oluşturma
np.random.seed(42)
x = np.random.randn(100)
y = 2 * x + np.random.randn(100)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
scatter = ax.scatter(x, y, c=y, cmap='viridis', alpha=0.7, s=50)
ax.set_xlabel('X değerleri')
ax.set_ylabel('Y değerleri')
ax.set_title('Dağılım Grafiği')
plt.colorbar(scatter, ax=ax, label='Y değeri')
plt.show()

3. Bar Chart (Sütun Grafiği)

python

# Kategorik veri
kategoriler = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
değerler = [23, 45, 56, 78, 32]

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
bars = ax.bar(kategoriler, değerler, color=['red', 'green', 'blue', 'orange', 'purple'])
ax.set_xlabel('Kategoriler')
ax.set_ylabel('Değerler')
ax.set_title('Sütun Grafiği')

# Bar'ların üzerine değerleri yazma
for bar, değer in zip(bars, değerler):
    ax.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2, bar.get_height() + 1, 
            str(değer), ha='center', va='bottom')
plt.show()

4. Histogram

python

# Normal dağılım verileri
np.random.seed(42)
data = np.random.normal(100, 15, 1000)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
n, bins, patches = ax.hist(data, bins=30, alpha=0.7, color='skyblue', 
                          edgecolor='black', density=True)
ax.set_xlabel('Değerler')
ax.set_ylabel('Yoğunluk')
ax.set_title('Histogram Örneği')

# Normal dağılım eğrisi ekleme
x = np.linspace(data.min(), data.max(), 100)
y = ((1 / (np.sqrt(2 * np.pi) * 15)) * 
     np.exp(-0.5 * ((x - 100) / 15) ** 2))
ax.plot(x, y, 'r-', linewidth=2, label='Teorik Normal Dağılım')
ax.legend()
plt.show()

5. Pie Chart (Pasta Grafiği)

python

# Pasta grafiği verileri
labels = ['Python', 'Java', 'JavaScript', 'C++', 'Diğer']
sizes = [35, 25, 20, 12, 8]
colors = ['gold', 'lightcoral', 'lightskyblue', 'lightgreen', 'pink']
explode = (0.1, 0, 0, 0, 0)  # İlk dilimi ayır

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 8))
wedges, texts, autotexts = ax.pie(sizes, explode=explode, labels=labels, 
                                  colors=colors, autopct='%1.1f%%', 
                                  shadow=True, startangle=90)
ax.set_title('Programlama Dilleri Kullanım Oranları')
plt.show()

Grafik Özelleştirme

Renkler ve Stiller

python

# Farklı renk ve stil seçenekleri
x = np.linspace(0, 10, 50)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 8))

# Farklı çizgi stilleri
ax.plot(x, np.sin(x), 'r-', linewidth=2, label='Düz çizgi')
ax.plot(x, np.sin(x + 0.5), 'g--', linewidth=2, label='Kesik çizgi')
ax.plot(x, np.sin(x + 1), 'b:', linewidth=2, label='Noktalı çizgi')
ax.plot(x, np.sin(x + 1.5), 'm-.', linewidth=2, label='Çizgi-nokta')

# Marker'lar
ax.plot(x[::5], np.sin(x[::5] + 2), 'co', markersize=8, label='Daire marker')
ax.plot(x[::5], np.sin(x[::5] + 2.5), 'rs', markersize=8, label='Kare marker')

ax.set_xlabel('X değerleri', fontsize=12)
ax.set_ylabel('Y değerleri', fontsize=12)
ax.set_title('Çizgi Stilleri ve Marker\'lar', fontsize=14, fontweight='bold')
ax.legend(fontsize=10)
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

Font ve Metin Özelleştirme

python

# Font özelleştirme
plt.rcParams.update({
    'font.size': 12,
    'font.family': 'serif',
    'axes.labelsize': 14,
    'axes.titlesize': 16,
    'xtick.labelsize': 10,
    'ytick.labelsize': 10,
    'legend.fontsize': 12
})

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
x = np.linspace(0, 10, 100)
ax.plot(x, np.sin(x), label='sin(x)')

# Metin ekleme
ax.text(5, 0.5, 'Maksimum nokta', fontsize=14, 
        bbox=dict(boxstyle="round,pad=0.3", facecolor="yellow", alpha=0.7))

# Ok ekleme
ax.annotate('Sıfır geçişi', xy=(np.pi, 0), xytext=(4, 0.3),
            arrowprops=dict(arrowstyle='->', color='red', lw=2),
            fontsize=12, color='red')

ax.set_xlabel('X değerleri')
ax.set_ylabel('Y değerleri')
ax.set_title('Metin ve Annotation Örneği')
ax.legend()
plt.show()

Alt Grafikler (Subplots)

Temel Subplots

python

# 2x2 subplot düzeni
fig, axes = plt.subplots(2, 2, figsize=(12, 10))

x = np.linspace(0, 10, 100)

# Sol üst
axes[0, 0].plot(x, np.sin(x))
axes[0, 0].set_title('sin(x)')
axes[0, 0].grid(True)

# Sağ üst
axes[0, 1].plot(x, np.cos(x), 'r')
axes[0, 1].set_title('cos(x)')
axes[0, 1].grid(True)

# Sol alt
axes[1, 0].plot(x, np.tan(x))
axes[1, 0].set_title('tan(x)')
axes[1, 0].set_ylim(-5, 5)
axes[1, 0].grid(True)

# Sağ alt
axes[1, 1].plot(x, np.exp(-x/5))
axes[1, 1].set_title('exp(-x/5)')
axes[1, 1].grid(True)

plt.tight_layout()
plt.show()

GridSpec ile Esnek Düzen

python

from matplotlib.gridspec import GridSpec

fig = plt.figure(figsize=(12, 8))
gs = GridSpec(3, 3, figure=fig)

# Büyük grafik (sol üst 2x2)
ax1 = fig.add_subplot(gs[0:2, 0:2])
x = np.linspace(0, 10, 100)
ax1.plot(x, np.sin(x), 'b-', linewidth=2)
ax1.set_title('Ana Grafik')

# Küçük grafikler
ax2 = fig.add_subplot(gs[0, 2])
ax2.bar(['A', 'B', 'C'], [1, 3, 2])
ax2.set_title('Bar Chart')

ax3 = fig.add_subplot(gs[1, 2])
ax3.scatter(np.random.randn(50), np.random.randn(50))
ax3.set_title('Scatter')

ax4 = fig.add_subplot(gs[2, :])
ax4.hist(np.random.randn(1000), bins=30)
ax4.set_title('Histogram - Tam Genişlik')

plt.tight_layout()
plt.show()

İleri Düzey Özellikler

3D Grafikler

python

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

# 3D Surface Plot
fig = plt.figure(figsize=(12, 5))

# Sol: 3D Surface
ax1 = fig.add_subplot(121, projection='3d')
x = np.linspace(-5, 5, 50)
y = np.linspace(-5, 5, 50)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.sin(np.sqrt(X**2 + Y**2))

surface = ax1.plot_surface(X, Y, Z, cmap='viridis', alpha=0.8)
ax1.set_title('3D Surface Plot')
ax1.set_xlabel('X')
ax1.set_ylabel('Y')
ax1.set_zlabel('Z')

# Sağ: 3D Scatter
ax2 = fig.add_subplot(122, projection='3d')
n = 100
x = np.random.randn(n)
y = np.random.randn(n)
z = np.random.randn(n)
colors = z

ax2.scatter(x, y, z, c=colors, cmap='plasma')
ax2.set_title('3D Scatter Plot')
ax2.set_xlabel('X')
ax2.set_ylabel('Y')
ax2.set_zlabel('Z')

plt.tight_layout()
plt.show()

Animasyon

python

from matplotlib.animation import FuncAnimation

# Basit animasyon örneği
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
line, = ax.plot(x, np.sin(x))

ax.set_xlim(0, 2*np.pi)
ax.set_ylim(-1.5, 1.5)
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.set_title('Animasyonlu Sinüs Dalgası')

def animate(frame):
    line.set_ydata(np.sin(x + frame/10))
    return line,

# Animasyon oluşturma
anim = FuncAnimation(fig, animate, frames=100, interval=50, blit=True)

# Not: Jupyter notebook'ta görüntülemek için:
# from IPython.display import HTML
# HTML(anim.to_jshtml())

plt.show()

Örnek Projeler

Proje 1: Hava Durumu Analizi

python

# Örnek hava durumu verileri
np.random.seed(42)
dates = pd.date_range('2023-01-01', periods=365)
temperature = 20 + 10 * np.sin(2 * np.pi * np.arange(365) / 365) + np.random.randn(365) * 3
humidity = 60 + 20 * np.cos(2 * np.pi * np.arange(365) / 365) + np.random.randn(365) * 5
rainfall = np.random.exponential(2, 365)

fig, axes = plt.subplots(3, 1, figsize=(14, 12))

# Sıcaklık grafiği
axes[0].plot(dates, temperature, linewidth=1.5, color='red', alpha=0.7)
axes[0].fill_between(dates, temperature, alpha=0.3, color='red')
axes[0].set_title('2023 Yıllık Sıcaklık Değişimi', fontsize=14, fontweight='bold')
axes[0].set_ylabel('Sıcaklık (°C)')
axes[0].grid(True, alpha=0.3)

# Nem grafiği
axes[1].plot(dates, humidity, linewidth=1.5, color='blue', alpha=0.7)
axes[1].fill_between(dates, humidity, alpha=0.3, color='blue')
axes[1].set_title('2023 Yıllık Nem Oranı Değişimi', fontsize=14, fontweight='bold')
axes[1].set_ylabel('Nem (%)')
axes[1].grid(True, alpha=0.3)

# Yağış grafiği
axes[2].bar(dates, rainfall, width=1, alpha=0.7, color='green')
axes[2].set_title('2023 Yıllık Yağış Miktarı', fontsize=14, fontweight='bold')
axes[2].set_ylabel('Yağış (mm)')
axes[2].set_xlabel('Tarih')
axes[2].grid(True, alpha=0.3)

plt.tight_layout()
plt.show()

Proje 2: Finansal Veri Analizi

python

# Örnek hisse senedi verileri
np.random.seed(42)
dates = pd.date_range('2023-01-01', periods=252)  # 1 yıl iş günü
prices = [100]
for i in range(1, 252):
    change = np.random.randn() * 0.02  # %2 volatilite
    new_price = prices[-1] * (1 + change)
    prices.append(new_price)

volume = np.random.randint(1000000, 5000000, 252)

fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(3, 1, figsize=(14, 12))

# Fiyat grafiği
ax1.plot(dates, prices, linewidth=2, color='black')
ax1.fill_between(dates, prices, alpha=0.3, color='lightblue')
ax1.set_title('Hisse Senedi Fiyat Hareketi', fontsize=14, fontweight='bold')
ax1.set_ylabel('Fiyat ($)')
ax1.grid(True, alpha=0.3)

# Hacim grafiği
colors = ['red' if prices[i] < prices[i-1] else 'green' for i in range(1, len(prices))]
colors.insert(0, 'green')
ax2.bar(dates, volume, color=colors, alpha=0.7, width=1)
ax2.set_title('İşlem Hacmi', fontsize=14, fontweight='bold')
ax2.set_ylabel('Hacim')
ax2.grid(True, alpha=0.3)

# Günlük getiri dağılımı
daily_returns = [(prices[i] - prices[i-1]) / prices[i-1] * 100 for i in range(1, len(prices))]
ax3.hist(daily_returns, bins=30, alpha=0.7, color='purple', edgecolor='black')
ax3.axvline(np.mean(daily_returns), color='red', linestyle='--', 
           label=f'Ortalama: {np.mean(daily_returns):.2f}%')
ax3.set_title('Günlük Getiri Dağılımı', fontsize=14, fontweight='bold')
ax3.set_xlabel('Günlük Getiri (%)')
ax3.set_ylabel('Frekans')
ax3.legend()
ax3.grid(True, alpha=0.3)

plt.tight_layout()
plt.show()

Matplotlib Kapsamlı Eğitim Rehberi ​

İçindekiler ​

Giriş ve Kurulum ​

Kurulum ​

Temel İmport ​

Temel Kavramlar ​

Figure ve Axes ​

İki Farklı Yaklaşım ​

1. Pyplot Arayüzü (MATLAB benzeri) ​

2. Object-Oriented Arayüz (Önerilen) ​

Temel Grafik Türleri ​

1. Çizgi Grafiği (Line Plot) ​

2. Scatter Plot (Dağılım Grafiği) ​

3. Bar Chart (Sütun Grafiği) ​

4. Histogram ​

5. Pie Chart (Pasta Grafiği) ​

Grafik Özelleştirme ​

Renkler ve Stiller ​

Font ve Metin Özelleştirme ​

Alt Grafikler (Subplots) ​

Temel Subplots ​

GridSpec ile Esnek Düzen ​

İleri Düzey Özellikler ​

3D Grafikler ​

Animasyon ​

Örnek Projeler ​

Proje 1: Hava Durumu Analizi ​

Proje 2: Finansal Veri Analizi ​

Matplotlib Kapsamlı Eğitim Rehberi

İçindekiler

Giriş ve Kurulum

Kurulum

Temel İmport

Temel Kavramlar

Figure ve Axes

İki Farklı Yaklaşım

1. Pyplot Arayüzü (MATLAB benzeri)

2. Object-Oriented Arayüz (Önerilen)

Temel Grafik Türleri

1. Çizgi Grafiği (Line Plot)

2. Scatter Plot (Dağılım Grafiği)

3. Bar Chart (Sütun Grafiği)

4. Histogram

5. Pie Chart (Pasta Grafiği)

Grafik Özelleştirme

Renkler ve Stiller

Font ve Metin Özelleştirme

Alt Grafikler (Subplots)

Temel Subplots

GridSpec ile Esnek Düzen

İleri Düzey Özellikler

3D Grafikler

Animasyon

Örnek Projeler

Proje 1: Hava Durumu Analizi

Proje 2: Finansal Veri Analizi