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Python matplotlib的spines模块实例详解_python_

2023-05-25 311人已围观

简介 Python matplotlib的spines模块实例详解_python_

spines 模块详解

matplotlib 设计了一个 spines模块，用于在创建 axes 时生成 Spine对象（坐标轴线）。

spines模块定义了一个 Spine 类，为类定义了 25 个方法，其中有 3 个是 classmethod。

Spine 类

Spine 类的定义

一个 axis spine – 标注数据区域边界的 line。

Spines 是连接 axis tick 标记的直线，并且标注数据区域的边界。可以通过 set_position 将它放置在任意的位置。

默认的位置是：('outward', 0)。

Spines 是 Patch的子类，并且继承了Patch的大多数行为。

Spines 绘制 a line, a circle, 或者 an arc，取决于调用了 set_patch_line, set_patch_circle, or set_patch_arc 中的哪一个。默认是 Line。

class matplotlib.spines.Spine(axes, spine_type, path, **kwargs)

基类：matplotlib.patches.Patch

Spine 类参数

axesAxes

容纳该 Spine 的 Axes 实例。

spine_type

str， spine 的类型，‘left’/‘right’/‘top’/‘bottom’/‘circle’。

spine 的类型分为两大类：

直线型的，包括 ‘left’/‘right’/‘top’/‘bottom’;
‘circle’ 类型，包括 arc, circle；

path

用于绘制该 spine 的 Path 实例。

注意：

Spine 本质就是一条线。用于连接 axis 的 tick，并标记数据区域。
Spine 首先是为 _axes 子包在创建 Axes 时提供创建 axis spine 的工具。
更重要的用途是提供了一系列方法供一般用户设置、控制 axes 的 axis spines 的外观和行为。
为 axes 创建附加的 axis，或称之为"寄生轴"提供工具。

我们只能设置让 Axes 的默认 axis Spines 不可见，不能真的删除 axes 自动创建的 axis spines 对象。

创建 Spine 对象的实例

实例化 matplotlib.spines.Spine 类即创建一个 Spine 对象，axes, spine_type, path 是必需参数。

spine_type 是 'left'/'right'/'top'/'bottom'之一，即直线类型时， path 只能是两个 vertices。理由很简单，两点决定一条直线。

直线类型的 spine 默认的长度由 axes 的数据边界决定。

创建直线型 Spine 并添加到 axes

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from matplotlib.path import Path from matplotlib.spines import Spine fig = plt.figure(figsize=(6.4,4.8)) ax = plt.axes(polar=False) x = np.linspace(-1, 1., 100) ax.plot(x, np.sin(x*np.pi)) path = Path([(0,0),(0.2,0.0)]) #两个顶点的 path， # 否则会出发声明错误 AssertionError: unexpected vertices shape spine = Spine(ax, 'right',path) spine.set_color('r') ax.add_patch(spine) plt.savefig('spines131.png',facecolor='w') plt.show()

spine_type=‘circle’

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from matplotlib.path import Path from matplotlib.spines import Spine fig = plt.figure(figsize=(6.4,4.8)) ax = plt.axes(polar=False) x = np.linspace(-1, 1., 100) ax.plot(x, np.sin(x*np.pi)) path = Path([(-0.75,-0.75),(-0.25,0.5),(0.2,0.05),(0,-0.25)]) # path 的 vertices >=3 时，spine_type 只能是 'circle' spine = Spine(ax, 'circle',path) spine.set_color('r') #set_patch_arc(self, center, radius, theta1, theta2) #set_patch_circle(self, center, radius) #set_patch_arc, circle, 的参数会覆盖 path 的参数定义 spine.set_patch_arc((0.25,0.25),0.4,15,75) ax.add_patch(spine) plt.savefig('spines132.png',facecolor='w') plt.show()

默认的 Spine 对象的存储和调用

在 matplotlib，创建 axes 时自动创建的 spines 被保存在一个 OrderDict 中。即使设置 axis 不可见，axes.Spines 对象依然存在。

Axes 的 projection 不同， OrderDict 的 keys 也不同:

笛卡尔坐标系的 OrderDict.keys() = odict_keys([‘left’, ‘right’, ‘bottom’, ‘top’])
polar 坐标系的 OrderDict.keys() = odict_keys([‘polar’, ‘start’, ‘end’, ‘inner’])

在matplotlib的图中，可以通过ax = plt.gca()方法获取figure的axes对象，gca是‘get current axes’的缩写。axes默认有四个 Spine对象，两个横轴和两个竖轴，分别是 top、bottom、left、right。

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np fig = plt.figure(figsize=(9.6,4.8)) ax = plt.subplot(121) ax = plt.subplot(122, projection='polar') N = 100 theta = np.linspace(0.0, 2 * np.pi, N, endpoint=True) ax.plot(theta,theta/6,'--',lw=2) ax.plot(theta,theta/6,'--',lw=2) print(plt.gca()) #返回当前 axes，如果需要则创建一个 print(ax.spines.keys()) print(ax.spines.keys()) plt.savefig('spines21.png',facecolor='w',dpi=200) plt.show()

PolarAxesSubplot(0.547727,0.125;0.352273x0.755) odict_keys(['left', 'right', 'bottom', 'top']) odict_keys(['polar', 'start', 'end', 'inner'])

print(ax.spines)

OrderedDict([('left', ), ('right', ), ('bottom', ), ('top', )])

可以通过 axes.Spines['key'] 来获取 axes.spines 中的单个对象，并设置它的属性。

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from matplotlib.path import Path from matplotlib.spines import Spine fig = plt.figure(figsize=(6.4,4.8)) ax = plt.axes(polar=False) x = np.linspace(-1, 1., 100) ax.plot(x, np.sin(x*np.pi)) ax.spines['left'].set_color('r') #left's Spine 设置为红色 ax.spines['left'].set_linewidth(5) #left's 线宽 ax.spines['top'].set_visible(False) #top's Spine 不可见 print(ax.spines['bottom']) # axes.spines['key']返回的是 Spine 实例 plt.savefig('spines22.png',facecolor='w') plt.show()

Spine

Spine 对象的方法

对于一般用户，最重要的就是 spine.set_方法：

set_position()
set_color()
set_bounds()
set_patch_arc()
set_patch_circle()
set_pathc_line()

set_position(self, position)

设置 spine 对象的位置。

position 通过 (position type, amount) 元组定义。

position types 有：

‘outward’: 将 spine 从数据区移出指定的点数。(负值是指 spine inwards。)
‘axes’: 将 spine 放到定义的 Axes 坐标系中，(0, 1)
‘data’: 将 spine 放到定义的 data 坐标系中。

此外，速记符号定义了特殊的位置：

‘center’ -> (‘axes’, 0.5)
‘zero’ -> (‘data’, 0.0)

移动 axis 到 (0, 0) 位置

aimport matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from matplotlib.path import Path from matplotlib.spines import Spine fig = plt.figure(figsize=(9.6,4.8)) ax = plt.subplot(121) ax2 = plt.subplot(122) x = np.linspace(-1, 1., 100) ax.plot(x, np.sin(x*np.pi)) ax2.plot(x, np.sin(x*np.pi),c='r') # 移动 left 和 bottom spines 到 (0,0) 位置 ax.spines["left"].set_position(("data", 0)) ax.spines["bottom"].set_position(("data", 0)) # 隐藏 top 和 right spines. ax.spines["top"].set_visible(False) ax.spines["right"].set_visible(False) ax.plot(1, 0, ">k", transform=ax.get_yaxis_transform(), clip_on=False) ax.plot(0, 1, "^k", transform=ax.get_xaxis_transform(), clip_on=False) plt.savefig('spines32.png',facecolor='w') plt.show()

set_bounds()

set_bounds(*self*, *low=None*, *high=None*)

设置 spine 的边界。

Parameters:

low

float or None, optional

spine 的下界。传递 None，保留原 limit 不改变。

也可以在第一个位置参数传递 (low, high) tuple.

high