【3.3】matplotlib文本标注（text、annotate）
一、text
添加文本
text(x, y, s, fontsize=12)
text(0.5, 0.5, 'matplotlib', horizontalalignment='center', verticalalignment='center', transform=ax.transAxes)
text(x, y, s, bbox=dict(facecolor='red', alpha=0.5))
位置调整：
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
# build a rectangle in axes coords
left, width = .25, .5
bottom, height = .25, .5
right = left + width
top = bottom + height
fig = plt.figure()
ax = fig.add_axes([0,0,1,1])
# axes coordinates are 0,0 is bottom left and 1,1 is upper right
p = patches.Rectangle(
(left, bottom), width, height,
fill=False, transform=ax.transAxes, clip_on=False
)
ax.add_patch(p)
ax.text(left, bottom, 'left top',
horizontalalignment='left',
verticalalignment='top',
transform=ax.transAxes)
ax.text(left, bottom, 'left bottom',
horizontalalignment='left',
verticalalignment='bottom',
transform=ax.transAxes)
ax.text(right, top, 'right bottom',
horizontalalignment='right',
verticalalignment='bottom',
transform=ax.transAxes)
ax.text(right, top, 'right top',
horizontalalignment='right',
verticalalignment='top',
transform=ax.transAxes)
ax.text(right, bottom, 'center top',
horizontalalignment='center',
verticalalignment='top',
transform=ax.transAxes)
ax.text(left, 0.5*(bottom+top), 'right center',
horizontalalignment='right',
verticalalignment='center',
rotation='vertical',
transform=ax.transAxes)
ax.text(left, 0.5*(bottom+top), 'left center',
horizontalalignment='left',
verticalalignment='center',
rotation='vertical',
transform=ax.transAxes)
ax.text(0.5*(left+right), 0.5*(bottom+top), 'middle',
horizontalalignment='center',
verticalalignment='center',
fontsize=20, color='red',
transform=ax.transAxes)
ax.text(right, 0.5*(bottom+top), 'centered',
horizontalalignment='center',
verticalalignment='center',
rotation='vertical',
transform=ax.transAxes)
ax.text(left, top, 'rotated\nwith newlines',
horizontalalignment='center',
verticalalignment='center',
rotation=45,
transform=ax.transAxes)
ax.set_axis_off()
plt.show()
二、annotate
2.1 参数说明
plt.annotate(s, xy, xytext=None, xycoords=None, textcoords)
在图表中进行标注，重要参数说明如下：
s：标注的字符串
xy：标注所在的位置
xytext：如果有规定，则文字位置以该参数为准，通过一个箭头指向 xy 所在位置
xycoords：xy 坐标系统
‘data’：沿用所标注对象的坐标方式
‘figure points’：从画布的左下角，按照“点”来计算
‘figure pixels’：从画布的左下角，按照“像素”来计算
‘figure fraction’：从画布的左下角，按照“比例”来计算
‘axes points’：从图表的左下角，按照“点”来计算
‘axes pixels’：从图表的左下角，按照“像素”来计算
‘axes fraction’：从图表的左下角，按照“比例”来计算
‘polar’：极坐标
textcoords：xytext 的坐标体系
包括所有 xycoords 的方式
‘offset points’：从 xy 处，按照“点”来计算
‘offset pixels’：从 xy 处，按照“像素”来计算
2.2 具体例子
内容固定在左上角的位置
plt.annotate('something', xy=(0.05, 0.9), xycoords='axes fraction',color='red')
三、更多案例
使用text()会将文本放置在轴域的任意位置。 文本的一个常见用例是标注绘图的某些特征，而annotate()方法提供辅助函数，使标注变得容易。 在标注中，有两个要考虑的点：由参数xy表示的标注位置和xytext的文本位置。 这两个参数都是(x, y)元组。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
t = np.arange(0.0, 5.0, 0.01)
s = np.cos(2*np.pi*t)
line, = ax.plot(t, s, lw=2)
ax.annotate('local max', xy=(2, 1), xytext=(3, 1.5),
arrowprops=dict(facecolor='black', shrink=0.05),
)
ax.set_ylim(-2,2)
plt.show()
在该示例中，xy（箭头尖端）和xytext位置（文本位置）都以数据坐标为单位。 有多种可以选择的其他坐标系 - 你可以使用xycoords和textcoords以及下列字符串之一（默认为data）指定xy和xytext的坐标系。
| 参数 | 坐标系 |
|---|---|
| ‘figure points’ | 距离图形左下角的点数量 |
| ‘figure pixels’ | 距离图形左下角的像素数量 |
| ‘figure fraction’ | 0,0 是图形左下角，1,1 是右上角 |
| ‘axes points’ | 距离轴域左下角的点数量 |
| ‘axes pixels’ | 距离轴域左下角的像素数量 |
| ‘axes fraction’ | 0,0 是轴域左下角，1,1 是右上角 |
| ‘data’ | 使用轴域数据坐标系 |
例如将文本以轴域小数坐标系来放置，我们可以：
ax.annotate('local max', xy=(3, 1), xycoords='data',
xytext=(0.8, 0.95), textcoords='axes fraction',
arrowprops=dict(facecolor='black', shrink=0.05),
horizontalalignment='right', verticalalignment='top',
)
对于物理坐标系（点或像素），原点是图形或轴的左下角。
或者，你可以通过在可选关键字参数arrowprops中提供箭头属性字典来绘制从文本到注释点的箭头。
| arrowprops键 | 描述 |
|---|---|
| width | 箭头宽度，以点为单位 |
| frac | 箭头头部所占据的比例 |
| headwidth | 箭头的底部的宽度，以点为单位 |
| shrink | 移动提示，并使其离注释点和文本一些距离 |
| **kwargs | matplotlib.patches.Polygon的任何键，例如facecolor |
在下面的示例中，xy点是原始坐标（xycoords默认为’data'）。 对于极坐标轴，它在(theta, radius)空间中。 此示例中的文本放置在图形小数坐标系中。 matplotlib.text.Text关键字args，例如horizontalalignment，verticalalignment和fontsize，从annotate传给Text实例。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, polar=True)
r = np.arange(0,1,0.001)
theta = 2*2*np.pi*r
line, = ax.plot(theta, r, color='#ee8d18', lw=3)
ind = 800
thisr, thistheta = r[ind], theta[ind]
ax.plot([thistheta], [thisr], 'o')
ax.annotate('a polar annotation',
xy=(thistheta, thisr), # theta, radius
xytext=(0.05, 0.05), # fraction, fraction
textcoords='figure fraction',
arrowprops=dict(facecolor='black', shrink=0.05),
horizontalalignment='left',
verticalalignment='bottom',
)
plt.show()
四、高级注释
4.1 使用框和文本来标注
让我们以一个简单的例子来开始。
import numpy.random
import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure(1, figsize=(5,5))
fig.clf()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.set_aspect(1)
x1 = -1 + numpy.random.randn(100)
y1 = -1 + numpy.random.randn(100)
x2 = 1. + numpy.random.randn(100)
y2 = 1. + numpy.random.randn(100)
ax.scatter(x1, y1, color="r")
ax.scatter(x2, y2, color="g")
bbox_props = dict(boxstyle="round", fc="w", ec="0.5", alpha=0.9)
ax.text(-2, -2, "Sample A", ha="center", va="center", size=20,
bbox=bbox_props)
ax.text(2, 2, "Sample B", ha="center", va="center", size=20,
bbox=bbox_props)
bbox_props = dict(boxstyle="rarrow", fc=(0.8,0.9,0.9), ec="b", lw=2)
t = ax.text(0, 0, "Direction", ha="center", va="center", rotation=45,
size=15,
bbox=bbox_props)
bb = t.get_bbox_patch()
bb.set_boxstyle("rarrow", pad=0.6)
ax.set_xlim(-4, 4)
ax.set_ylim(-4, 4)
plt.draw()
plt.show()
在pyplot模块（或Axes类的text方法）中的text()函数接受bbox关键字参数，并且在提供时，在文本周围绘制一个框。 与文本相关联的补丁对象可以通过以下方式访问：
bb = t.get_bbox_patch()
返回值是FancyBboxPatch的一个实例，并且补丁属性（如facecolor，edgewidth等）可以像平常一样访问和修改。 为了更改框的形状，请使用set_boxstyle方法。
bb.set_boxstyle("rarrow", pad=0.6)
该参数是框样式的名称与其作为关键字参数的属性。 目前，实现了以下框样式。
| 类 | 名称 | 属性 |
|---|---|---|
| Circle | circle | pad=0.3 |
| DArrow | darrow | pad=0.3 |
| LArrow | larrow | pad=0.3 |
| RArrow | rarrow | pad=0.3 |
| Round | round | pad=0.3,rounding_size=None |
| Round4 | round4 | pad=0.3,rounding_size=None |
| Roundtooth | roundtooth | pad=0.3,tooth_size=None |
| Sawtooth | sawtooth | pad=0.3,tooth_size=None |
| Square | square | pad=0.3 |
示例：
代码：
import matplotlib.patches as mpatch
import matplotlib.pyplot as plt
styles = mpatch.BoxStyle.get_styles()
spacing = 1.2
figheight = (spacing * len(styles) + .5)
fig1 = plt.figure(1, (4/1.5, figheight/1.5))
fontsize = 0.3 * 72
for i, stylename in enumerate(sorted(styles.keys())):
fig1.text(0.5, (spacing * (float(len(styles)) - i) - 0.5)/figheight, stylename,
ha="center",
size=fontsize,
transform=fig1.transFigure,
bbox=dict(boxstyle=stylename, fc="w", ec="k"))
plt.draw()
plt.show()
注意，属性参数可以在样式名称中用逗号分隔（在初始化文本实例时，此形式可以用作bbox参数的boxstyle的值）。
bb.set_boxstyle("rarrow,pad=0.6")
4.2 使用箭头来标注
pyplot模块（或Axes类的annotate方法）中的annotate()函数用于绘制连接图上两点的箭头。
ax.annotate("Annotation",
xy=(x1, y1), xycoords='data',
xytext=(x2, y2), textcoords='offset points',
)
这会使用textcoords中提供的，xytext处的文本标注提供坐标（xycoords）中的xy处的点。 通常，数据坐标中规定了标注点，偏移点中规定了标注文本。 请参阅annotate()了解可用的坐标系。 连接两个点（xy和xytext）的箭头可以通过指定arrowprops参数可选地绘制。 为了仅绘制箭头，请使用空字符串作为第一个参数。
ax.annotate("",
xy=(0.2, 0.2), xycoords='data',
xytext=(0.8, 0.8), textcoords='data',
arrowprops=dict(arrowstyle="->",
connectionstyle="arc3"),
)
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ax.annotate("",
xy=(0.2, 0.2), xycoords='data',
xytext=(0.8, 0.8), textcoords='data',
arrowprops=dict(arrowstyle="->",
connectionstyle="arc3"),
)
plt.show()
箭头的绘制需要几个步骤。
- 创建两个点之间的连接路径。 这由connectionstyle键值控制。
- 如果提供了补丁对象（patchA和patchB），则会剪切路径以避开该补丁。
- 路径进一步由提供的像素总量来缩小（shirnkA&shrinkB）
- 路径转换为箭头补丁，由arrowstyle键值控制。
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as mpatches
x1, y1 = 0.3, 0.3
x2, y2 = 0.7, 0.7
fig = plt.figure(1, figsize=(8,3))
fig.clf()
from mpl_toolkits.axes_grid.axes_grid import AxesGrid
from mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists import AnchoredText
#from matplotlib.font_manager import FontProperties
def add_at(ax, t, loc=2):
fp = dict(size=10)
_at = AnchoredText(t, loc=loc, prop=fp)
ax.add_artist(_at)
return _at
grid = AxesGrid(fig, 111, (1, 4), label_mode="1", share_all=True)
grid[0].set_autoscale_on(False)
ax = grid[0]
ax.plot([x1, x2], [y1, y2], ".")
el = mpatches.Ellipse((x1, y1), 0.3, 0.4, angle=30, alpha=0.2)
ax.add_artist(el)
ax.annotate("",
xy=(x1, y1), xycoords='data',
xytext=(x2, y2), textcoords='data',
arrowprops=dict(arrowstyle="-", #linestyle="dashed",
color="0.5",
patchB=None,
shrinkB=0,
connectionstyle="arc3,rad=0.3",
),
)
add_at(ax, "connect", loc=2)
ax = grid[1]
ax.plot([x1, x2], [y1, y2], ".")
el = mpatches.Ellipse((x1, y1), 0.3, 0.4, angle=30, alpha=0.2)
ax.add_artist(el)
ax.annotate("",
xy=(x1, y1), xycoords='data',
xytext=(x2, y2), textcoords='data',
arrowprops=dict(arrowstyle="-", #linestyle="dashed",
color="0.5",
patchB=el,
shrinkB=0,
connectionstyle="arc3,rad=0.3",
),
)
add_at(ax, "clip", loc=2)
ax = grid[2]
ax.plot([x1, x2], [y1, y2], ".")
el = mpatches.Ellipse((x1, y1), 0.3, 0.4, angle=30, alpha=0.2)
ax.add_artist(el)
ax.annotate("",
xy=(x1, y1), xycoords='data',
xytext=(x2, y2), textcoords='data',
arrowprops=dict(arrowstyle="-", #linestyle="dashed",
color="0.5",
patchB=el,
shrinkB=5,
connectionstyle="arc3,rad=0.3",
),
)
add_at(ax, "shrink", loc=2)
ax = grid[3]
ax.plot([x1, x2], [y1, y2], ".")
el = mpatches.Ellipse((x1, y1), 0.3, 0.4, angle=30, alpha=0.2)
ax.add_artist(el)
ax.annotate("",
xy=(x1, y1), xycoords='data',
xytext=(x2, y2), textcoords='data',
arrowprops=dict(arrowstyle="fancy", #linestyle="dashed",
color="0.5",
patchB=el,
shrinkB=5,
connectionstyle="arc3,rad=0.3",
),
)
add_at(ax, "mutate", loc=2)
grid[0].set_xlim(0, 1)
grid[0].set_ylim(0, 1)
grid[0].axis["bottom"].toggle(ticklabels=False)
grid[0].axis["left"].toggle(ticklabels=False)
fig.subplots_adjust(left=0.05, right=0.95, bottom=0.05, top=0.95)
plt.draw()
plt.show()
两个点之间的连接路径的创建由connectionstyle键控制，并且可用以下样式。
| 名称 | 属性 |
|---|---|
| angle | angleA=90,angleB=0,rad=0.0 |
| angle3 | angleA=90,angleB=0 |
| arc | angleA=0,angleB=0,armA=None,armB=None,rad=0.0 |
| arc3 | rad=0.0 |
| bar | armA=0.0,armB=0.0,fraction=0.3,angle=None |
注意，angle3和arc3中的3意味着所得到的路径是二次样条段（三个控制点）。 如下面将讨论的，当连接路径是二次样条时，可以使用一些箭头样式选项。
每个连接样式的行为在下面的示例中（有限地）演示。 （警告：条形样式的行为当前未定义好，将来可能会更改）。
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as mpatches
fig = plt.figure(1, figsize=(8,5))
fig.clf()
from mpl_toolkits.axes_grid.axes_grid import AxesGrid
from mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists import AnchoredText
#from matplotlib.font_manager import FontProperties
def add_at(ax, t, loc=2):
fp = dict(size=8)
_at = AnchoredText(t, loc=loc, prop=fp)
ax.add_artist(_at)
return _at
grid = AxesGrid(fig, 111, (3, 5), label_mode="1", share_all=True)
grid[0].set_autoscale_on(False)
x1, y1 = 0.3, 0.3
x2, y2 = 0.7, 0.7
def demo_con_style(ax, connectionstyle, label=None):
if label is None:
label = connectionstyle
x1, y1 = 0.3, 0.2
x2, y2 = 0.8, 0.6
ax.plot([x1, x2], [y1, y2], ".")
ax.annotate("",
xy=(x1, y1), xycoords='data',
xytext=(x2, y2), textcoords='data',
arrowprops=dict(arrowstyle="->", #linestyle="dashed",
color="0.5",
shrinkA=5, shrinkB=5,
patchA=None,
patchB=None,
connectionstyle=connectionstyle,
),
)
add_at(ax, label, loc=2)
column = grid.axes_column[0]
demo_con_style(column[0], "angle3,angleA=90,angleB=0",
label="angle3,\nangleA=90,\nangleB=0")
demo_con_style(column[1], "angle3,angleA=0,angleB=90",
label="angle3,\nangleA=0,\nangleB=90")
column = grid.axes_column[1]
demo_con_style(column[0], "arc3,rad=0.")
demo_con_style(column[1], "arc3,rad=0.3")
demo_con_style(column[2], "arc3,rad=-0.3")
column = grid.axes_column[2]
demo_con_style(column[0], "angle,angleA=-90,angleB=180,rad=0",
label="angle,\nangleA=-90,\nangleB=180,\nrad=0")
demo_con_style(column[1], "angle,angleA=-90,angleB=180,rad=5",
label="angle,\nangleA=-90,\nangleB=180,\nrad=5")
demo_con_style(column[2], "angle,angleA=-90,angleB=10,rad=5",
label="angle,\nangleA=-90,\nangleB=10,\nrad=0")
column = grid.axes_column[3]
demo_con_style(column[0], "arc,angleA=-90,angleB=0,armA=30,armB=30,rad=0",
label="arc,\nangleA=-90,\nangleB=0,\narmA=30,\narmB=30,\nrad=0")
demo_con_style(column[1], "arc,angleA=-90,angleB=0,armA=30,armB=30,rad=5",
label="arc,\nangleA=-90,\nangleB=0,\narmA=30,\narmB=30,\nrad=5")
demo_con_style(column[2], "arc,angleA=-90,angleB=0,armA=0,armB=40,rad=0",
label="arc,\nangleA=-90,\nangleB=0,\narmA=0,\narmB=40,\nrad=0")
column = grid.axes_column[4]
demo_con_style(column[0], "bar,fraction=0.3",
label="bar,\nfraction=0.3")
demo_con_style(column[1], "bar,fraction=-0.3",
label="bar,\nfraction=-0.3")
demo_con_style(column[2], "bar,angle=180,fraction=-0.2",
label="bar,\nangle=180,\nfraction=-0.2")
#demo_con_style(column[1], "arc3,rad=0.3")
#demo_con_style(column[2], "arc3,rad=-0.3")
grid[0].set_xlim(0, 1)
grid[0].set_ylim(0, 1)
grid.axes_llc.axis["bottom"].toggle(ticklabels=False)
grid.axes_llc.axis["left"].toggle(ticklabels=False)
fig.subplots_adjust(left=0.05, right=0.95, bottom=0.05, top=0.95)
plt.draw()
plt.show()
然后根据给定的箭头样式将连接路径（在剪切和收缩之后）变换为箭头补丁。
Name |Attrs
- None
-> head_length=0.4,head_width=0.2
-[ widthB=1.0,lengthB=0.2,angleB=None
|-| widthA=1.0,widthB=1.0
-|> head_length=0.4,head_width=0.2
<- head_length=0.4,head_width=0.2
<-> head_length=0.4,head_width=0.2
<|- head_length=0.4,head_width=0.2
<|-|> head_length=0.4,head_width=0.2
fancy head_length=0.4,head_width=0.4,tail_width=0.4
simple head_length=0.5,head_width=0.5,tail_width=0.2
wedge tail_width=0.3,shrink_factor=0.5
import matplotlib.patches as mpatches
import matplotlib.pyplot as plt
styles = mpatches.ArrowStyle.get_styles()
ncol = 2
nrow = (len(styles) + 1) // ncol
figheight = (nrow + 0.5)
fig1 = plt.figure(1, (4.*ncol/1.5, figheight/1.5))
fontsize = 0.2 * 70
ax = fig1.add_axes([0, 0, 1, 1], frameon=False, aspect=1.)
ax.set_xlim(0, 4*ncol)
ax.set_ylim(0, figheight)
def to_texstring(s):
s = s.replace("<", r"$<$")
s = s.replace(">", r"$>$")
s = s.replace("|", r"$|$")
return s
for i, (stylename, styleclass) in enumerate(sorted(styles.items())):
x = 3.2 + (i//nrow)*4
y = (figheight - 0.7 - i % nrow) # /figheight
p = mpatches.Circle((x, y), 0.2)
ax.add_patch(p)
ax.annotate(to_texstring(stylename), (x, y),
(x - 1.2, y),
#xycoords="figure fraction", textcoords="figure fraction",
ha="right", va="center",
size=fontsize,
arrowprops=dict(arrowstyle=stylename,
patchB=p,
shrinkA=5,
shrinkB=5,
fc="k", ec="k",
connectionstyle="arc3,rad=-0.05",
),
bbox=dict(boxstyle="square", fc="w"))
ax.xaxis.set_visible(False)
ax.yaxis.set_visible(False)
plt.draw()
plt.show()
一些箭头仅适用于生成二次样条线段的连接样式。 他们是fancy，simple，wedge。 对于这些箭头样式，必须使用angle3或arc3连接样式。
如果提供了标注字符串，则patchA默认设置为文本的bbox补丁。
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ax.annotate("Test",
xy=(0.2, 0.2), xycoords='data',
xytext=(0.8, 0.8), textcoords='data',
size=20, va="center", ha="center",
arrowprops=dict(arrowstyle="simple",
connectionstyle="arc3,rad=-0.2"),
)
plt.show()
与text命令一样，可以使用bbox参数来绘制文本周围的框。
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ann = ax.annotate("Test",
xy=(0.2, 0.2), xycoords='data',
xytext=(0.8, 0.8), textcoords='data',
size=20, va="center", ha="center",
bbox=dict(boxstyle="round4", fc="w"),
arrowprops=dict(arrowstyle="-|>",
connectionstyle="arc3,rad=-0.2",
fc="w"),
)
plt.show()
默认情况下，起点设置为文本范围的中心。 可以使用relpos键值进行调整。 这些值根据文本的范围进行归一化。 例如，(0,0)表示左下角，(1,1)表示右上角。
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ann = ax.annotate("Test",
xy=(0.2, 0.2), xycoords='data',
xytext=(0.8, 0.8), textcoords='data',
size=20, va="center", ha="center",
bbox=dict(boxstyle="round4", fc="w"),
arrowprops=dict(arrowstyle="-|>",
connectionstyle="arc3,rad=0.2",
relpos=(0., 0.),
fc="w"),
)
ann = ax.annotate("Test",
xy=(0.2, 0.2), xycoords='data',
xytext=(0.8, 0.8), textcoords='data',
size=20, va="center", ha="center",
bbox=dict(boxstyle="round4", fc="w"),
arrowprops=dict(arrowstyle="-|>",
connectionstyle="arc3,rad=-0.2",
relpos=(1., 0.),
fc="w"),
)
plt.show()
4.3
有一类艺术家可以放置在轴域的锚定位置。 一个常见的例子是图例。 这种类型的艺术家可以使用OffsetBox类创建。 mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists中有几个预定义类。
from mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists import AnchoredText
at = AnchoredText("Figure 1a",
prop=dict(size=8), frameon=True,
loc=2,
)
at.patch.set_boxstyle("round,pad=0.,rounding_size=0.2")
ax.add_artist(at)
loc关键字与legend命令中含义相同。
一个简单的应用是当艺术家（或艺术家的集合）的像素大小在创建时已知。 例如，如果要绘制一个固定大小为 20 像素 ×20 像素（半径为 10 像素）的圆，则可以使用AnchoredDrawingArea。 实例使用绘图区域的大小创建（以像素为单位）。 用户可以在绘图区任意添加艺术家。 注意，添加到绘图区域的艺术家的范围与绘制区域本身的位置无关，只和初始大小有关。
from mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists import AnchoredDrawingArea
ada = AnchoredDrawingArea(20, 20, 0, 0,
loc=1, pad=0., frameon=False)
p1 = Circle((10, 10), 10)
ada.drawing_area.add_artist(p1)
p2 = Circle((30, 10), 5, fc="r")
ada.drawing_area.add_artist(p2)
添加到绘图区域的艺术家不应该具有变换集（它们将被重写），并且那些艺术家的尺寸被解释为像素坐标，即，上述示例中的圆的半径分别是 10 像素和 5 像素。
from matplotlib.patches import Circle
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists import AnchoredDrawingArea
fig=plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ada = AnchoredDrawingArea(40, 20, 0, 0,
loc=1, pad=0., frameon=False)
p1 = Circle((10, 10), 10)
ada.drawing_area.add_artist(p1)
p2 = Circle((30, 10), 5, fc="r")
ada.drawing_area.add_artist(p2)
ax.add_artist(ada)
plt.show()
有时，你想让你的艺术家按数据坐标（或其他坐标，而不是画布像素）缩放。 你可以使用AnchoredAuxTransformBox类。 这类似于AnchoredDrawingArea，除了艺术家的范围在绘制时由指定的变换确定。
from mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists import AnchoredAuxTransformBox
box = AnchoredAuxTransformBox(ax.transData, loc=2)
el = Ellipse((0,0), width=0.1, height=0.4, angle=30) # in data coordinates!
box.drawing_area.add_artist(el)
上述示例中的椭圆具有在数据坐标中对应于 0.1 和 0.4 的宽度和高度，并且当轴域的视图限制改变时将自动缩放。
from matplotlib.patches import Ellipse
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.axes_grid.anchored_artists import AnchoredAuxTransformBox
fig=plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
box = AnchoredAuxTransformBox(ax.transData, loc=2)
el = Ellipse((0,0), width=0.1, height=0.4, angle=30) # in data coordinates!
box.drawing_area.add_artist(el)
ax.add_artist(box)
plt.show()
如图例所示，可以设置bbox_to_anchor参数。 使用HPacker和VPacker，你可以像图例中一样排列艺术家（事实上，这是图例的创建方式）。
from matplotlib.patches import Ellipse
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.offsetbox import AnchoredOffsetbox, TextArea, DrawingArea, HPacker
fig=plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
box1 = TextArea(" Test : ", textprops=dict(color="k"))
box2 = DrawingArea(60, 20, 0, 0)
el1 = Ellipse((10, 10), width=16, height=5, angle=30, fc="r")
el2 = Ellipse((30, 10), width=16, height=5, angle=170, fc="g")
el3 = Ellipse((50, 10), width=16, height=5, angle=230, fc="b")
box2.add_artist(el1)
box2.add_artist(el2)
box2.add_artist(el3)
box = HPacker(children=[box1, box2],
align="center",
pad=0, sep=5)
anchored_box = AnchoredOffsetbox(loc=3,
child=box, pad=0.,
frameon=True,
bbox_to_anchor=(0., 1.02),
bbox_transform=ax.transAxes,
borderpad=0.,
)
ax.add_artist(anchored_box)
fig.subplots_adjust(top=0.8)
plt.show()
请注意，与图例不同，默认情况下，bbox_transform设置为IdentityTransform。
4.4 使用复杂坐标来标注
matplotlib 中的标注支持标注文本中描述的几种类型的坐标。 对于想要更多控制的高级用户，它支持几个其他选项。
1.Transform实例，例如：
ax.annotate("Test", xy=(0.5, 0.5), xycoords=ax.transAxes)
相当于：
ax.annotate("Test", xy=(0.5, 0.5), xycoords="axes fraction")
使用它，你可以在其他轴域内标注一个点：
ax1, ax2 = subplot(121), subplot(122)
ax2.annotate("Test", xy=(0.5, 0.5), xycoords=ax1.transData,
xytext=(0.5, 0.5), textcoords=ax2.transData,
arrowprops=dict(arrowstyle="->"))
2.Artist实例。xy值（或xytext）被解释为艺术家的bbox（get_window_extent的返回值）的小数坐标。
an1 = ax.annotate("Test 1", xy=(0.5, 0.5), xycoords="data",
va="center", ha="center",
bbox=dict(boxstyle="round", fc="w"))
an2 = ax.annotate("Test 2", xy=(1, 0.5), xycoords=an1, # (1,0.5) of the an1's bbox
xytext=(30,0), textcoords="offset points",
va="center", ha="left",
bbox=dict(boxstyle="round", fc="w"),
arrowprops=dict(arrowstyle="->"))
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(3,2))
ax=plt.subplot(111)
an1 = ax.annotate("Test 1", xy=(0.5, 0.5), xycoords="data",
va="center", ha="center",
bbox=dict(boxstyle="round", fc="w"))
an2 = ax.annotate("Test 2", xy=(1, 0.5), xycoords=an1,
xytext=(30,0), textcoords="offset points",
va="center", ha="left",
bbox=dict(boxstyle="round", fc="w"),
arrowprops=dict(arrowstyle="->"))
plt.show()
请注意，你的责任是在绘制an2之前确定坐标艺术家（上例中的an1）的范围。 在大多数情况下，这意味着an2需要晚于an1。
3.一个返回BboxBase或Transform的实例的可调用对象。 如果返回一个变换，它与 1 相同，如果返回bbox，它与 2 相同。可调用对象应该接受renderer实例的单个参数。 例如，以下两个命令产生相同的结果：
an2 = ax.annotate("Test 2", xy=(1, 0.5), xycoords=an1,
xytext=(30,0), textcoords="offset points")
an2 = ax.annotate("Test 2", xy=(1, 0.5), xycoords=an1.get_window_extent,
xytext=(30,0), textcoords="offset points")
4.指定二元坐标的元组。 第一项用于x坐标，第二项用于y坐标。 例如， annotate(“Test”, xy=(0.5, 1), xycoords=(“data”, “axes fraction”))
0.5 的单位是数据坐标，1 的单位是归一化轴域坐标。 你可以像使用元组一样使用艺术家或变换。 例如， import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(3,2))
ax=plt.axes([0.1, 0.1, 0.8, 0.7])
an1 = ax.annotate("Test 1", xy=(0.5, 0.5), xycoords="data",
va="center", ha="center",
bbox=dict(boxstyle="round", fc="w"))
an2 = ax.annotate("Test 2", xy=(0.5, 1.), xycoords=an1,
xytext=(0.5,1.1), textcoords=(an1, "axes fraction"),
va="bottom", ha="center",
bbox=dict(boxstyle="round", fc="w"),
arrowprops=dict(arrowstyle="->"))
plt.show()
5.有时，您希望您的注释带有一些“偏移点”，不是距离注释点，而是距离某些其他点。 OffsetFrom是这种情况下的辅助类。
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(3,2)) ax=plt.axes([0.1, 0.1, 0.8, 0.7]) an1 = ax.annotate(“Test 1”, xy=(0.5, 0.5), xycoords=“data”, va=“center”, ha=“center”, bbox=dict(boxstyle=“round”, fc=“w”))
from matplotlib.text import OffsetFrom offset_from = OffsetFrom(an1, (0.5, 0)) an2 = ax.annotate(“Test 2”, xy=(0.1, 0.1), xycoords=“data”, xytext=(0, -10), textcoords=offset_from, # xytext is offset points from “xy=(0.5, 0), xycoords=an1” va=“top”, ha=“center”, bbox=dict(boxstyle=“round”, fc=“w”), arrowprops=dict(arrowstyle="->")) plt.show()
简书著作权归作者所有，任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。
4.6 使用ConnectorPatch
ConnectorPatch类似于没有文本的标注。 虽然在大多数情况下建议使用标注函数，但是当您想在不同的轴上连接点时，ConnectorPatch很有用。
from matplotlib.patches import ConnectionPatch
xy = (0.2, 0.2)
con = ConnectionPatch(xyA=xy, xyB=xy, coordsA="data", coordsB="data",
axesA=ax1, axesB=ax2)
ax2.add_artist(con)
上述代码连接了ax1中数据坐标的xy点，与ax2中数据坐标的xy点。这是个简单的例子。
虽然ConnectorPatch实例可以添加到任何轴，但您可能需要将其添加到绘图顺序中最新的轴，以防止与其他轴重叠。
五、高级话题
轴域之间的缩放效果
mpl_toolkits.axes_grid.inset_locator定义了一些补丁类，用于互连两个轴域。 理解代码需要一些 mpl 转换如何工作的知识。 但是，利用它的方式很直接。
from matplotlib.transforms import Bbox, TransformedBbox, \
blended_transform_factory
from mpl_toolkits.axes_grid1.inset_locator import BboxPatch, BboxConnector,\
BboxConnectorPatch
def connect_bbox(bbox1, bbox2,
loc1a, loc2a, loc1b, loc2b,
prop_lines, prop_patches=None):
if prop_patches is None:
prop_patches = prop_lines.copy()
prop_patches["alpha"] = prop_patches.get("alpha", 1)*0.2
c1 = BboxConnector(bbox1, bbox2, loc1=loc1a, loc2=loc2a, **prop_lines)
c1.set_clip_on(False)
c2 = BboxConnector(bbox1, bbox2, loc1=loc1b, loc2=loc2b, **prop_lines)
c2.set_clip_on(False)
bbox_patch1 = BboxPatch(bbox1, **prop_patches)
bbox_patch2 = BboxPatch(bbox2, **prop_patches)
p = BboxConnectorPatch(bbox1, bbox2,
# loc1a=3, loc2a=2, loc1b=4, loc2b=1,
loc1a=loc1a, loc2a=loc2a, loc1b=loc1b, loc2b=loc2b,
**prop_patches)
p.set_clip_on(False)
return c1, c2, bbox_patch1, bbox_patch2, p
def zoom_effect01(ax1, ax2, xmin, xmax, **kwargs):
"""
ax1 : the main axes
ax1 : the zoomed axes
(xmin,xmax) : the limits of the colored area in both plot axes.
connect ax1 & ax2. The x-range of (xmin, xmax) in both axes will
be marked. The keywords parameters will be used ti create
patches.
"""
trans1 = blended_transform_factory(ax1.transData, ax1.transAxes)
trans2 = blended_transform_factory(ax2.transData, ax2.transAxes)
bbox = Bbox.from_extents(xmin, 0, xmax, 1)
mybbox1 = TransformedBbox(bbox, trans1)
mybbox2 = TransformedBbox(bbox, trans2)
prop_patches = kwargs.copy()
prop_patches["ec"] = "none"
prop_patches["alpha"] = 0.2
c1, c2, bbox_patch1, bbox_patch2, p = \
connect_bbox(mybbox1, mybbox2,
loc1a=3, loc2a=2, loc1b=4, loc2b=1,
prop_lines=kwargs, prop_patches=prop_patches)
ax1.add_patch(bbox_patch1)
ax2.add_patch(bbox_patch2)
ax2.add_patch(c1)
ax2.add_patch(c2)
ax2.add_patch(p)
return c1, c2, bbox_patch1, bbox_patch2, p
def zoom_effect02(ax1, ax2, **kwargs):
"""
ax1 : the main axes
ax1 : the zoomed axes
Similar to zoom_effect01. The xmin & xmax will be taken from the
ax1.viewLim.
"""
tt = ax1.transScale + (ax1.transLimits + ax2.transAxes)
trans = blended_transform_factory(ax2.transData, tt)
mybbox1 = ax1.bbox
mybbox2 = TransformedBbox(ax1.viewLim, trans)
prop_patches = kwargs.copy()
prop_patches["ec"] = "none"
prop_patches["alpha"] = 0.2
c1, c2, bbox_patch1, bbox_patch2, p = \
connect_bbox(mybbox1, mybbox2,
loc1a=3, loc2a=2, loc1b=4, loc2b=1,
prop_lines=kwargs, prop_patches=prop_patches)
ax1.add_patch(bbox_patch1)
ax2.add_patch(bbox_patch2)
ax2.add_patch(c1)
ax2.add_patch(c2)
ax2.add_patch(p)
return c1, c2, bbox_patch1, bbox_patch2, p
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(1, figsize=(5, 5))
ax1 = plt.subplot(221)
ax2 = plt.subplot(212)
ax2.set_xlim(0, 1)
ax2.set_xlim(0, 5)
zoom_effect01(ax1, ax2, 0.2, 0.8)
ax1 = plt.subplot(222)
ax1.set_xlim(2, 3)
ax2.set_xlim(0, 5)
zoom_effect02(ax1, ax2)
plt.show()
5.2 定义自定义盒样式
你可以使用自定义盒样式，boxstyle的值可以为如下形式的可调用对象：
def __call__(self, x0, y0, width, height, mutation_size,
aspect_ratio=1.):
"""
Given the location and size of the box, return the path of
the box around it.
- *x0*, *y0*, *width*, *height* : location and size of the box
- *mutation_size* : a reference scale for the mutation.
- *aspect_ratio* : aspect-ratio for the mutation.
"""
path = ...
return path
这里是个复杂的例子：
from matplotlib.path import Path
def custom_box_style(x0, y0, width, height, mutation_size, mutation_aspect=1):
"""
Given the location and size of the box, return the path of
the box around it.
- *x0*, *y0*, *width*, *height* : location and size of the box
- *mutation_size* : a reference scale for the mutation.
- *aspect_ratio* : aspect-ration for the mutation.
"""
# note that we are ignoring mutation_aspect. This is okay in general.
# padding
mypad = 0.3
pad = mutation_size * mypad
# width and height with padding added.
width, height = width + 2.*pad, \
height + 2.*pad,
# boundary of the padded box
x0, y0 = x0-pad, y0-pad,
x1, y1 = x0+width, y0 + height
cp = [(x0, y0),
(x1, y0), (x1, y1), (x0, y1),
(x0-pad, (y0+y1)/2.), (x0, y0),
(x0, y0)]
com = [Path.MOVETO,
Path.LINETO, Path.LINETO, Path.LINETO,
Path.LINETO, Path.LINETO,
Path.CLOSEPOLY]
path = Path(cp, com)
return path
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ax.text(0.5, 0.5, "Test", size=30, va="center", ha="center",
bbox=dict(boxstyle=custom_box_style, alpha=0.2))
但是，推荐你从matplotlib.patches.BoxStyle._Base派生，像这样：
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import BoxStyle
import matplotlib.pyplot as plt
# we may derive from matplotlib.patches.BoxStyle._Base class.
# You need to override transmute method in this case.
class MyStyle(BoxStyle._Base):
"""
A simple box.
"""
def __init__(self, pad=0.3):
"""
The arguments need to be floating numbers and need to have
default values.
*pad*
amount of padding
"""
self.pad = pad
super(MyStyle, self).__init__()
def transmute(self, x0, y0, width, height, mutation_size):
"""
Given the location and size of the box, return the path of
the box around it.
- *x0*, *y0*, *width*, *height* : location and size of the box
- *mutation_size* : a reference scale for the mutation.
Often, the *mutation_size* is the font size of the text.
You don't need to worry about the rotation as it is
automatically taken care of.
"""
# padding
pad = mutation_size * self.pad
# width and height with padding added.
width, height = width + 2.*pad, \
height + 2.*pad,
# boundary of the padded box
x0, y0 = x0-pad, y0-pad,
x1, y1 = x0+width, y0 + height
cp = [(x0, y0),
(x1, y0), (x1, y1), (x0, y1),
(x0-pad, (y0+y1)/2.), (x0, y0),
(x0, y0)]
com = [Path.MOVETO,
Path.LINETO, Path.LINETO, Path.LINETO,
Path.LINETO, Path.LINETO,
Path.CLOSEPOLY]
path = Path(cp, com)
return path
# register the custom style
BoxStyle._style_list["angled"] = MyStyle
plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ax.text(0.5, 0.5, "Test", size=30, va="center", ha="center", rotation=30,
bbox=dict(boxstyle="angled,pad=0.5", alpha=0.2))
del BoxStyle._style_list["angled"]
plt.show()
与之类似，您可以定义一个自定义的ConnectionStyle和一个自定义的ArrowStyle。 请参阅lib/matplotlib/patches.py的源代码，并查看每个样式类是如何定义的。
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import BoxStyle
import matplotlib.pyplot as plt
# we may derive from matplotlib.patches.BoxStyle._Base class.
# You need to override transmute method in this case.
class MyStyle(BoxStyle._Base):
"""
A simple box.
"""
def __init__(self, pad=0.3):
"""
The arguments need to be floating numbers and need to have
default values.
*pad*
amount of padding
"""
self.pad = pad
super(MyStyle, self).__init__()
def transmute(self, x0, y0, width, height, mutation_size):
"""
Given the location and size of the box, return the path of
the box around it.
- *x0*, *y0*, *width*, *height* : location and size of the box
- *mutation_size* : a reference scale for the mutation.
Often, the *mutation_size* is the font size of the text.
You don't need to worry about the rotation as it is
automatically taken care of.
"""
# padding
pad = mutation_size * self.pad
# width and height with padding added.
width, height = width + 2.*pad, \
height + 2.*pad,
# boundary of the padded box
x0, y0 = x0-pad, y0-pad,
x1, y1 = x0+width, y0 + height
cp = [(x0, y0),
(x1, y0), (x1, y1), (x0, y1),
(x0-pad, (y0+y1)/2.), (x0, y0),
(x0, y0)]
com = [Path.MOVETO,
Path.LINETO, Path.LINETO, Path.LINETO,
Path.LINETO, Path.LINETO,
Path.CLOSEPOLY]
path = Path(cp, com)
return path
# register the custom style
BoxStyle._style_list["angled"] = MyStyle
plt.figure(1, figsize=(3,3))
ax = plt.subplot(111)
ax.text(0.5, 0.5, "Test", size=30, va="center", ha="center", rotation=30,
bbox=dict(boxstyle="angled,pad=0.5", alpha=0.2))
del BoxStyle._style_list["angled"]
plt.show()
参考资料
药企，独角兽，苏州。团队长期招人，感兴趣的都可以发邮件聊聊：tiehan@sina.cn
![]()
个人公众号，比较懒，很少更新，可以在上面提问题，如果回复不及时，可发邮件给我： tiehan@sina.cn
