回来了

很久没有更新博客了，上了研究生之后，科研任务蛮重的，还要兼顾学习任务，有时候想写写博客记录记录学习内容，总结总结学习心得什么的，都难有时间。

本科的时候博客大部分内容偏向于实践，尤其是Web方面的实践内容，因为当时想着好找工作，又比较喜欢就自己有事没事钻研学习。现在读研了，不太想继续搞前端了，目前正在努力的方向是大数据、数据分析、数据挖掘之类的方向（属于算法方向，对我来说还是比较困难，不过没关系，把时间花在做上就好了）。所以前端、Web相关的博客可能会减少了，但是实践风格依然不变，我还是喜欢做做东西比较实在，当然，也会写一些偏理论的文章，毕竟搞研究嘛，理论还是得有些积累。

使用matplotlib遇到了问题

matplotlib是python中用来对标matlab的一个绘图库，可以方便的画各种科学计算图。最近有科研需求需要用到matplotlib库，但是在导入使用matplotlib库是遇到了比较诡异的问题。

官方文档中给出的引入matplotlib的方式如下：

import matplotlib.pyplot as plt

这样本身是没有什么问题的，plt可以正常访问pyplot模块中的各种接口。但是当我尝试想下面这样引入时，遇到了 AttributeError: module 'matplotlib' has no attribute 'pyplot' 的问题。

import matplotlib
plt = matplotlib.pyplot

这是为什么呢？我又尝试如下引用方式，并对两次引用的pyplot比较，看是否是同一个对象：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

if plt is mpl.pyplot:
    print('True')
else:
    print('False')

神奇的是，这一次mpl.pyplot没有报错，且输出为True。也就是说，这一次pyplot在matplotlib命名空间中存在了，且就是我们第一行导入的那个pyplot。这是为什么呢？

正解

为了搞清楚其中的原理，我特地去看了看matplotlib源码包。想知道matplotlib源码放在哪里？在python交互式模式下输入以下代码即可知道位置：

>>> import matplotlib
>>> matplotlib
<module 'matplotlib' from 'C:\\Users\\angelavor\\anaconda3\\envs\\ML\\lib\\site-packages\\matplotlib\\__init__.py'>

转到matplotlib源码相应位置，可以看到其源码结构如下：

整个源码还是比较庞大的，我们只需要看几个关键文件及其结构：

matplotlib
	|_______ axes
	|_______ __init__.py
	|_______ ......
	|_______ pyplot.py

首先明确两个概念——包和模块。包是python组织模块的一种方式，简单来说，包就是文件夹，包中放许多模块。模块是python组织源码的一种方式，简单来说，模块就是一个py文件。所以这里，matplotlib和pyplot的关系就是包与其模块的关系。

那import的语句是如何识别出包和模块的呢？关键就是 __init__.py文件，有关python模块化中__init__.py的作用这里有两篇博客写的很好（链接通道1 、 链接通道2），可以参考。

简单来说，一个文件夹下只有存在__init__.py才能被识别为一个可导入的python包。导入包其实是导入此包下的__init__.py模块。所以，__init__.py也起到初始化包的作用，事实上，导入包的时候会执行此脚本，初始化参数并加载一些需要的模块。

默认情况下，__init__.py可以什么也不写，只起到标识python包的作用，但是这个时候仅仅导入包是什么都做不了的，因为没有任何模块预加载。这里pyplot模块之所以没能通过引入matplotlib来引入，是因为其__init__.py中根本就没有加载引入pyplot模块 ！！！

又因为pyplot是属于matplotlib命名空间下的，因此一旦显式导入模块，它就自动加入matplotlib命名空间下了。这也就解释了开头出现的比较诡异的问题。

总结一下

1. 直接引入matplotlib包是不能引入pyplot模块的

2. 官方推荐直接引入matplotlib.pyplot，原因其实可以在__init__.py源码中的文档注释找到答案。我这里引用一下这些注释。

   A procedural interface is provided by the companion pyplot module,which may be imported directly, e.g.::
   import matplotlib.pyplot as plt

   For the most part, direct use of the object-oriented library is encouraged when
   programming; pyplot is primarily for working interactively. The exceptions are
   the pyplot functions .pyplot.figure, .pyplot.subplot, .pyplot.subplots,
   and .pyplot.savefig, which can greatly simplify scripting.

   翻译一下，就是pyplot模块里整合了matplotlib库里的画图接口。大部分情况下，在编写程序中推荐使用面向对象的方式；但是在交互式模式下，可以通过pyplot函数快速的上手绘图。

3. 如果想避免出现找不到module的问题，可以把matplotlib和matplotlib.pyplot都引入，想下面这样即可：

   import matplotlib.pyplot as plt
   import matplotlib as mpl
   

收工！睡觉~