Python-Matplotlib可视化（5）——添加自定义形状绘制复杂图形

import matplotlib.pyplot as plt

data = np.random.standard_normal((150, 2))

plt.scatter(data[:,0],data[:,1],c=‘y’)

plt.grid(True, lw=.5, ls=‘–’, c=‘c’)

plt.show()

Tips：添加辅助网格只需调用以True为参数的plt.grid()函数，网格由线条组成，因此plt.grid()可以接受线条样式参数(如linewidth、linestyle以及color等)来修改辅助网络中的线条。

添加辅助线

由于Matplotlib生成的所有图形都由基本原语组成，因此我们可以使用一个基本的原语：lines来添加辅助线。

import matplotlib.pyplot as plt

N = 16

for i in range(N):

plt.gca().add_line(plt.Line2D((0, i), (N – i, 0), color = ‘m’))

plt.axis(‘tight’)

plt.show()

plt.Line2D()函数的作用是：创建一个新的Line2D对象，必要参数是线段的两个端点，可选参数包括所有介绍过的线条样式参数(如linewidth、linestyle以及color等)，创建线段完成后，并不会显示该直线，若需要显示此对象需要使用plt.gca()。plt.gca()函数的作用是返回负责跟踪渲染内容的对象。调用plt.gca().add_line()就可以渲染创建的Line2Dd对象。使用plt.axis()函数可以修改图形比例，如不添加此函数的调用将导致绘制图形不能完整显示。

添加形状

我们已经学习了使用lines原语制作线条，但是在实际中，我们可能需要更多的形状，使用其他形状的方式与lines原语的相同。

import matplotlib.patches as patches

import matplotlib.pyplot as plt

圆形

shape = patches.Circle((0, 0), radius = 1., color = ‘m’)

plt.gca().add_patch(shape)

四边形

shape = patches.Rectangle((2.5, -.5), 2., 1., color = ‘c’)

plt.gca().add_patch(shape)

椭圆形

shape = patches.Ellipse((0, -2.), 2., 1., angle = 45., color = ‘y’)

plt.gca().add_patch(shape)

花状框

shape = patches.FancyBboxPatch((2.5, -2.5), 2., 1., boxstyle = ‘sawtooth’, color = ‘b’)

plt.gca().add_patch(shape)

显示

plt.grid(True, alpha=0.3)

plt.axis(‘scaled’)

plt.show()

Tips：与使用lines原语一样，使用Matplotlib其它形状原语进行操作时，必须使用pyplot.axis()函数修改图形比例，否则将导致绘制图形不能完整显示。

无论显示哪种形状，其原理都是一样的。在Matplotlib中，形状被描述为名为patch的路径。matplotlib.patches模块中提供了几种形状的路径。与线端一样，仅创建路径并不会在屏幕上渲染它，必须明确使用渲染函数plt.gca()。

matplotlib.patches模块包含很多路径构造类，常用的主要包括：

| 路径构造类名 | 描述 |

| — | — |

| Circle | 需要圆心坐标和半径作为参数 |

| Rectangle | 需要四边形左下角的坐标和边长作为参数 |

| Ellipse | 需要椭圆中心坐标和两轴半长作为参数 |

| FancyBox | 这类似于花形框，需要可选参数boxstyle指定样式，可选值包括：“larrow”、“rarrow”、“round”、“round4”、“roundtooth”、"sawtooth"以及"square"等） |

自定义形状

除了预定义的形状外，我们还可以使用多边形定义任意形状。

使用多边形

多边形的使用方法与上一部分中路径的使用方法类似：

import numpy as np

import matplotlib.patches as patches

import matplotlib.pyplot as plt

theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 8)

points = np.vstack((np.cos(theta), np.sin(theta))).transpose()

plt.gca().add_patch(patches.Polygon(points, color = ‘m’))

plt.grid(True)

plt.axis(‘scaled’)

plt.show()

Tips：matplotlib.patches.Polygon()构造函数接受多边形顶点的坐标列表作为输入参数值。

使用路径属性

所有的路径都可以使用线条及填充的属性：包括linewidth、linestyle、edgecolor、facecolor、hatch等：

import numpy as np

import matplotlib.patches as patches

import matplotlib.pyplot as plt

theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 8)

points = np.vstack((np.cos(theta), np.sin(theta))).transpose()

plt.gca().add_patch(plt.Circle((0, 0), radius = 1., color = ‘m’))

plt.gca().add_patch(plt.Polygon(points, closed=None, fill=None, lw = 3., ls = ‘dashed’, edgecolor = ‘c’))

plt.grid(True)

plt.axis(‘scaled’)

plt.show()

Tips：上述示例中，使用带有虚线边(ls = 'dashed')的非填充(fill=None)多边形来绘制多边形轮廓，使用此方法，就不必创建多个Line对象来绘制此多边形。

系列链接

作者：大厂在职_xFQ