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使用Python繪制帶填充紋理的堆疊圖

 更新時(shí)間：2025年07月06日 10:36:23   作者：Code_Verse  
在數(shù)據(jù)分析和可視化中,堆疊條形圖是一種非常有用的工具,能夠直觀地展示不同類別在各個(gè)樣本中的分布情況,下面我們來看看具體實(shí)現(xiàn)方法吧

在數(shù)據(jù)分析和可視化中，堆疊條形圖是一種非常有用的工具，能夠直觀地展示不同類別在各個(gè)樣本中的分布情況。而為堆疊圖添加填充紋理，則可以讓圖表更加美觀且富有層次感。今天，我們將通過 Python 的 Matplotlib 庫來實(shí)現(xiàn)這種帶填充紋理的堆疊圖。

一、安裝 Matplotlib 庫

在開始繪制圖表之前，我們需要確保已經(jīng)安裝了 Matplotlib 庫。如果你尚未安裝 Matplotlib，可以通過【win】+【R】打開【運(yùn)行】，并輸入[cmd]，點(diǎn)擊確定，并輸入以下命令進(jìn)行安裝：

pip install matplotlib

安裝完成后，你就可以在 Python 腳本中導(dǎo)入并使用 Matplotlib 了。

二、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為了繪制堆疊圖，我們需要準(zhǔn)備一些數(shù)據(jù)。在本例中，我們使用一個(gè) JSON 格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)樣本數(shù)、RMSE 值以及類別標(biāo)簽。以下是數(shù)據(jù)的具體格式：

data = {
    "samples": [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13],
    "RMSE_values": [
        [0.15, 0.2, 0.25],
        [0.3, 0.35, 0.3],
        [0.25, 0.3, 0.35],
        [0.2, 0.25, 0.3],
        [0.18, 0.22, 0.28],
        [0.2, 0.24, 0.29],
        [0.22, 0.26, 0.31],
        [0.19, 0.23, 0.32],
        [0.17, 0.21, 0.33],
        [0.16, 0.2, 0.34],
        [0.14, 0.19, 0.35],
        [0.13, 0.18, 0.36],
        [0.12, 0.17, 0.37]
    ],
    "labels": ["A", "B", "C", "D"]
}

其中：

  • samples 表示樣本編號。
  • RMSE_values 是一個(gè)二維列表，每一行對應(yīng)一個(gè)樣本，每一列對應(yīng)一個(gè)類別的值。
  • labels 是類別的標(biāo)簽。

三、設(shè)置繪圖風(fēng)格和字體

在繪制圖表之前，我們需要設(shè)置合適的繪圖風(fēng)格和字體，以確保圖表的美觀性和可讀性。Matplotlib 提供了多種預(yù)設(shè)的繪圖風(fēng)格，例如 seaborn-v0_8-colorblind，這種風(fēng)格適合色盲用戶，能夠提供清晰的視覺效果。

import matplotlib.pyplot as plt

# 檢查可用樣式
print("Available styles:", plt.style.available)

# 設(shè)置繪圖風(fēng)格和字體
plt.style.use('seaborn-v0_8-colorblind')  # 使用可用的樣式
plt.rcParams.update({
    'font.family': 'SimHei',  
    'font.size': 10,          
    'axes.unicode_minus': False  
})

四、繪制堆疊條形圖并添加紋理

接下來，我們將使用 Matplotlib 的bar方法來繪制堆疊條形圖。為了實(shí)現(xiàn)紋理填充，我們需要為每個(gè)條形圖指定 hatch 參數(shù)。以下是完整的代碼實(shí)現(xiàn)：

import numpy as np

# 創(chuàng)建圖形和坐標(biāo)軸對象，調(diào)整圖形大小為 (10, 6)
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))  # 調(diào)整圖形大小

# 定義顏色和紋理
colors = ['navy', 'teal', 'mediumaquamarine', 'khaki']  # 定義每個(gè)類別的顏色
hatches = ['xx', '', '\\\\', '//']  # 定義每個(gè)類別的紋理

# 初始化底部位置
bottom = np.zeros(len(data["samples"]))

# 繪制堆疊條形圖并添加紋理
for i, label in enumerate(data["labels"]):
    if i < 3:  # 只有三個(gè)類別需要繪制，因?yàn)閿?shù)據(jù)中只有三個(gè)值
        values = [item[i] for item in data["RMSE_values"]]  # 提取每個(gè)樣本對應(yīng)類別的值
        # 繪制條形圖，并應(yīng)用顏色和紋理
        bars = ax.bar(data["samples"], values, bottom=bottom, color=colors[i], hatch=hatches[i], label=label, edgecolor='black', width=0.6)
        bottom += values  # 更新底部位置以便堆疊下一個(gè)類別

五、添加圖表元素

為了讓圖表更加完整和易于理解，我們需要添加坐標(biāo)軸標(biāo)簽、標(biāo)題、圖例以及網(wǎng)格線。

# 設(shè)置坐標(biāo)軸標(biāo)簽和標(biāo)題
ax.set_xlabel('樣本數(shù)')  # 設(shè)置x軸標(biāo)簽
ax.set_ylabel('RMSE (米)')  # 設(shè)置y軸標(biāo)簽
ax.set_title('紋理填充堆疊條形圖')  # 設(shè)置圖表標(biāo)題為中文
# 添加圖例
ax.legend(loc='upper right')  # 設(shè)置圖例位置
# 設(shè)置網(wǎng)格和坐標(biāo)軸范圍
ax.grid(True, axis='y', linestyle='--', alpha=0.7)  # 添加網(wǎng)格線
ax.set_ylim(0, 1.5)  # 設(shè)置y軸范圍

六、顯示和保存圖表

最后，我們使用 plt.show() 方法來顯示圖表。如果需要保存圖表，可以使用 plt.savefig() 方法。

# 顯示圖表
plt.show()
# 關(guān)閉繪圖窗口
plt.close()

七、效果展示

運(yùn)行上述代碼后，你將得到一個(gè)帶有填充紋理的堆疊條形圖。每個(gè)條形圖的紋理和顏色都清晰可見，能夠直觀地展示不同類別在各個(gè)樣本中的分布情況。

八、完整代碼展示

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# 從JSON格式的數(shù)據(jù)中提取需要繪制的圖表信息
data = {
    "samples": [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13],
    "RMSE_values": [
        [0.15, 0.2, 0.25],
        [0.3, 0.35, 0.3],
        [0.25, 0.3, 0.35],
        [0.2, 0.25, 0.3],
        [0.18, 0.22, 0.28],
        [0.2, 0.24, 0.29],
        [0.22, 0.26, 0.31],
        [0.19, 0.23, 0.32],
        [0.17, 0.21, 0.33],
        [0.16, 0.2, 0.34],
        [0.14, 0.19, 0.35],
        [0.13, 0.18, 0.36],
        [0.12, 0.17, 0.37]
    ],
    "labels": ["A", "B", "C", "D"]
}
# 檢查可用樣式
print("Available styles:", plt.style.available)
# 設(shè)置繪圖風(fēng)格和字體
plt.style.use('seaborn-v0_8-colorblind')  # 使用可用的樣式
# 設(shè)置支持中文的字體
plt.rcParams.update({
    'font.family': 'SimHei',  
    'font.size': 10,          
    'axes.unicode_minus': False  
})
# 創(chuàng)建圖形和坐標(biāo)軸對象，調(diào)整圖形大小為 (10, 6)
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))  # 調(diào)整圖形大小
# 定義顏色和紋理
colors = ['navy', 'teal', 'mediumaquamarine', 'khaki']  
hatches = ['xx', '', '\\\\', '//']  
# 繪制堆疊條形圖并添加紋理
bottom = np.zeros(len(data["samples"]))  
for i, label in enumerate(data["labels"]):
    if i < 3:  
        values = [item[i] for item in data["RMSE_values"]]  
        # 繪制條形圖，并應(yīng)用顏色和紋理
        bars = ax.bar(data["samples"], values, bottom=bottom, color=colors[i], hatch=hatches[i], label=label, edgecolor='black', width=0.6)
        bottom += values  # 更新底部位置以便堆疊下一個(gè)類別
# 設(shè)置坐標(biāo)軸標(biāo)簽和標(biāo)題
ax.set_xlabel('樣本數(shù)')  
ax.set_ylabel('RMSE (米)')  
ax.set_title('紋理填充堆疊條形圖')  
# 添加圖例
ax.legend(loc='upper right')  
# 設(shè)置網(wǎng)格和坐標(biāo)軸范圍
ax.grid(True, axis='y', linestyle='--', alpha=0.7)  
ax.set_ylim(0, 1.5)  
# 顯示圖表
plt.show()
# 關(guān)閉繪圖窗口
plt.close()

九、總結(jié)

通過 Matplotlib，我們可以輕松地實(shí)現(xiàn)帶填充紋理的堆疊圖。這種圖表不僅美觀，還能提供豐富的信息。在實(shí)際應(yīng)用中，你可以根據(jù)需要調(diào)整顏色、紋理、字體等參數(shù)，以滿足不同的可視化需求。

到此這篇關(guān)于使用Python繪制帶填充紋理的堆疊圖的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python繪制堆疊圖內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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