Python?matplotlib的spines模塊實(shí)例詳解

更新時(shí)間：2022年08月02日 16:42:03 作者：Python草堂

作為程序員,經(jīng)常需要進(jìn)行繪圖,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Python?matplotlib的spines模塊的相關(guān)資料,文中通過(guò)實(shí)例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

spines 模塊詳解

matplotlib 設(shè)計(jì)了一個(gè) spines模塊，用于在創(chuàng)建 axes 時(shí)生成 Spine對(duì)象（坐標(biāo)軸線）。

spines模塊定義了一個(gè) Spine 類(lèi)，為類(lèi)定義了 25 個(gè)方法，其中有 3 個(gè)是 classmethod。

Spine 類(lèi)

Spine 類(lèi)的定義

一個(gè) axis spine – 標(biāo)注數(shù)據(jù)區(qū)域邊界的 line。

Spines 是連接 axis tick 標(biāo)記的直線，并且標(biāo)注數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界。可以通過(guò) set_position 將它放置在任意的位置。

默認(rèn)的位置是：('outward', 0)。

Spines 是 Patch的子類(lèi)，并且繼承了Patch的大多數(shù)行為。

Spines 繪制 a line, a circle, 或者 an arc，取決于調(diào)用了 set_patch_line, set_patch_circle, or set_patch_arc 中的哪一個(gè)。默認(rèn)是 Line。

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

基類(lèi)：matplotlib.patches.Patch

Spine 類(lèi)參數(shù)

axesAxes

容納該 Spine 的 Axes 實(shí)例。

spine_type

str， spine 的類(lèi)型，‘left’/‘right’/‘top’/‘bottom’/‘circle’。

spine 的類(lèi)型分為兩大類(lèi)：

直線型的，包括 ‘left’/‘right’/‘top’/‘bottom’;
‘circle’ 類(lèi)型，包括 arc, circle；

path

用于繪制該 spine 的 Path 實(shí)例。

注意：

Spine 本質(zhì)就是一條線。用于連接 axis 的 tick，并標(biāo)記數(shù)據(jù)區(qū)域。
Spine 首先是為 _axes 子包在創(chuàng)建 Axes 時(shí)提供創(chuàng)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戶設(shè)置、控制 axes 的 axis spines 的外觀和行為。
為 axes 創(chuàng)建附加的 axis，或稱之為"寄生軸"提供工具。

我們只能設(shè)置讓 Axes 的默認(rèn) axis Spines 不可見(jiàn)，不能真的刪除 axes 自動(dòng)創(chuàng)建的 axis spines 對(duì)象。

創(chuàng)建 Spine 對(duì)象的實(shí)例

實(shí)例化 matplotlib.spines.Spine 類(lèi)即創(chuàng)建一個(gè) Spine 對(duì)象，axes, spine_type, path 是必需參數(shù)。

spine_type 是 'left'/'right'/'top'/'bottom'之一，即直線類(lèi)型時(shí)， path 只能是兩個(gè) vertices。理由很簡(jiǎn)單，兩點(diǎn)決定一條直線。

直線類(lèi)型的 spine 默認(rèn)的長(zhǎng)度由 axes 的數(shù)據(jù)邊界決定。

創(chuàng)建直線型 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)]) #兩個(gè)頂點(diǎn)的 path， 
# 否則會(huì)出發(fā)聲明錯(cuò)誤 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 時(shí)，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, 的參數(shù)會(huì)覆蓋 path 的參數(shù)定義
spine.set_patch_arc((0.25,0.25),0.4,15,75)

ax.add_patch(spine)

plt.savefig('spines132.png',facecolor='w')

plt.show()

默認(rèn)的 Spine 對(duì)象的存儲(chǔ)和調(diào)用

在 matplotlib，創(chuàng)建 axes 時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建的 spines 被保存在一個(gè) OrderDict 中。即使設(shè)置 axis 不可見(jiàn)，axes.Spines 對(duì)象依然存在。

Axes 的 projection 不同， OrderDict 的 keys 也不同:

笛卡爾坐標(biāo)系的 OrderDict.keys() = odict_keys([‘left’, ‘right’, ‘bottom’, ‘top’])
polar 坐標(biāo)系的 OrderDict.keys() = odict_keys([‘polar’, ‘start’, ‘end’, ‘inner’])

在matplotlib的圖中，可以通過(guò)ax = plt.gca()方法獲取figure的axes對(duì)象，gca是‘get current axes’的縮寫(xiě)。axes默認(rèn)有四個(gè) Spine對(duì)象，兩個(gè)橫軸和兩個(gè)豎軸，分別是 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()) #返回當(dāng)前 axes，如果需要?jiǎng)t創(chuàng)建一個(gè)

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', <matplotlib.spines.Spine object at 0x000001C6228F11C0>), ('right', <matplotlib.spines.Spine object at 0x000001C6228F1C40>), ('bottom', <matplotlib.spines.Spine object at 0x000001C6228F1BB0>), ('top', <matplotlib.spines.Spine object at 0x000001C6228E7F10>)])

可以通過(guò) axes.Spines['key'] 來(lái)獲取 axes.spines 中的單個(gè)對(duì)象，并設(shè)置它的屬性。

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 設(shè)置為紅色
ax.spines['left'].set_linewidth(5) #left's 線寬
ax.spines['top'].set_visible(False) #top's Spine 不可見(jiàn)

print(ax.spines['bottom']) # axes.spines['key']返回的是 Spine 實(shí)例

plt.savefig('spines22.png',facecolor='w')

plt.show()

Spine

Spine 對(duì)象的方法

對(duì)于一般用戶，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)

設(shè)置 spine 對(duì)象的位置。

position 通過(guò) (position type, amount) 元組定義。

position types 有：

‘outward’: 將 spine 從數(shù)據(jù)區(qū)移出指定的點(diǎn)數(shù)。(負(fù)值是指 spine inwards。)
‘axes’: 將 spine 放到定義的 Axes 坐標(biāo)系中，(0, 1)
‘data’: 將 spine 放到定義的 data 坐標(biāo)系中。

此外，速記符號(hào)定義了特殊的位置：

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

移動(dòng) 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')

# 移動(dòng) left 和 bottom spines 到 (0,0) 位置
ax.spines["left"].set_position(("data", 0))
ax.spines["bottom"].set_position(("data", 0))
# 隱藏 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*)

設(shè)置 spine 的邊界。

Parameters:

low

float or None, optional

spine 的下界。傳遞 None，保留原 limit 不改變。

也可以在第一個(gè)位置參數(shù)傳遞 (low, high) tuple.

high

float or None, optional

spine 的上界。傳遞 None，保留原 limit 不改變。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

np.random.seed(19680801)

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 50)
y = np.sin(x)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)

ax.set_xlim((0, 2*np.pi))
ax.set_xticks([0, np.pi, 2*np.pi])
ax.set_xticklabels(['0', r'$\pi$', r'2$\pi$'])
ax.set_ylim((-1.5, 1.5))
ax.set_yticks([-1, 0, 1])

ax.spines['left'].set_bounds((-1, 1))

ax.spines['right'].set_visible(False)
ax.spines['top'].set_visible(False)

ax.yaxis.set_ticks_position('left')
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')

plt.savefig('spines33.png',facecolor='w')

plt.show()

用法示例

創(chuàng)建多個(gè) yaxis

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.spines import Spine
import random


fig, host = plt.subplots(figsize=(6.4,4.8),tight_layout=True)
parasite1 = host.twinx()
parasite2 = host.twinx()

x = np.arange(0, 3,0.25)

parasite2.spines["right"].set_position(("axes", 1.2))

parasite2.spines["right"].set_visible(True)

p1, = host.plot(x, x*np.sin(x), "b-")
p2, = parasite1.plot(x, x**2*np.sin(x), "r--")
p3, = parasite2.plot(x, x*np.sin(x)*25, "g-.")


host.set_xlim(0, 2)
host.set_ylim(0, 2)
parasite1.set_ylim(0, 4)
parasite2.set_ylim(1, 65)


tkw = dict(size=4, width=1.5)
host.tick_params(axis='y', colors=p1.get_color(),**tkw)
parasite1.tick_params(axis='y', colors=p2.get_color(),**tkw)
parasite2.tick_params(axis='y', colors=p3.get_color(),**tkw)
host.tick_params(axis='x',**tkw)

plt.savefig('spines41.png',facecolor='w')

plt.show()

偏移 axis

import 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))

# 灰色的矩形區(qū)域是 Axes 區(qū)域
ax = plt.subplot(121,facecolor=[0.85,0.85,0.85])
ax2 = plt.subplot(122,facecolor=[0.85,0.85,0.85])

x = np.linspace(-1, 1., 100)
ax.plot(x, np.sin(x*np.pi))
ax2.plot(x, np.sin(x*np.pi),c='r')

# 偏移 ax 的 left 和 bottom spines outward 20 points
# 默認(rèn)的 axis 是緊貼 axes 的
ax.spines['left'].set_position(('outward', 20))
ax.spines['bottom'].set_position(('outward', 20))

ax.spines['right'].set_visible(False)
ax.spines['top'].set_visible(False)

ax.yaxis.set_ticks_position('left')
ax.xaxis.set_ticks_position('bottom')

plt.savefig('spines42.png',facecolor='w')

plt.show()

多 vertices 的 path

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)

path_data = [
    (0.018, -0.11),
    (-0.031, -0.051),
    (-0.115, 0.073),
    (-0.03, 0.073),
    (-0.011, 0.039),
    (0.043, 0.121),
    (0.075, -0.005),
    (0.035, -0.027),
    (0.018, -0.11)]

path = Path(path_data)

x = np.linspace(-1, 1., 100)
ax.plot(x, np.sin(x*np.pi)/7)

spine = Spine(ax, spine_type='circle', path=path)

ax.add_patch(spine)
spine.set_color('r')
spine.register_axis(ax.xaxis)

plt.savefig('spine43.png',facecolor='w')

plt.show()