第6章 坐標(biāo)軸的定制

第6章

坐標(biāo)軸的定制·向任意位置添加坐標(biāo)軸·定制刻度·隱藏軸脊·移動軸脊熟悉熟悉掌握掌握

學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉坐標(biāo)軸的結(jié)構(gòu)12掌握坐標(biāo)軸的創(chuàng)建方式，移動軸脊的位置掌握定制刻度的位置和格式，定制刻度的樣式34熟悉隱藏全部軸脊，隱藏部分軸脊目錄頁6.5移動軸脊6.1坐標(biāo)軸概述6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸6.3定制刻度6.4隱藏軸脊6.6本章小結(jié)目錄頁6.5移動軸脊6.1坐標(biāo)軸概述6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸6.3定制刻度6.4隱藏軸脊6.6本章小結(jié)6.1坐標(biāo)軸概述前文中使用的坐標(biāo)軸會因位置和大小的限制、樣式的固定而顯得圖表既單一且又不夠靈活。matplotlib中提供了定制坐標(biāo)軸的高級知識，包括添加坐標(biāo)軸、定制坐標(biāo)軸的刻度、隱藏坐標(biāo)軸的軸脊、修改軸脊的位置等，便于用戶靈活地操作坐標(biāo)軸，使坐標(biāo)軸能很好地配合圖表。在繪制圖表的過程中，matplotlib會根據(jù)所繪圖表的種類決定是否使用坐標(biāo)系，或者顯示哪種類型的坐標(biāo)系，比如餅圖無坐標(biāo)系、雷達(dá)圖使用極坐標(biāo)系、折線圖使用直角坐標(biāo)系等。6.1坐標(biāo)軸概述直角坐標(biāo)系極坐標(biāo)系matplotlib中的直角坐標(biāo)系由兩條水平坐標(biāo)軸、兩條垂直坐標(biāo)軸以及圍成的繪圖區(qū)域構(gòu)成，以限制圖形顯示的區(qū)域，其左方和下方的坐標(biāo)軸（叫做y軸和x軸）經(jīng)常被使用。坐標(biāo)軸主要包括軸脊、刻度兩大部分，其中刻度又可以細(xì)分為刻度線和刻度標(biāo)簽，刻度線又可以細(xì)分為主刻度線和次刻度線。6.1坐標(biāo)軸概述坐標(biāo)軸及其組成部分對應(yīng)著matplotlib中一些類的對象：坐標(biāo)軸是axis.Axis類的對象，x軸是axis.Xaxis類的對象，y軸是axis.Yaxis類的對象；軸脊是spines.Spine類的對象；刻度是axis.Ticker類的對象。6.1坐標(biāo)軸概述Xaxis類的對象Yaxis類的對象Spine類的對象Ticker類的對象6.1坐標(biāo)軸概述xaxis：獲取x軸。yaxis：獲取y軸。spines：獲取包含全部軸脊的字典。前面剛剛介紹的一些類的對象均屬于Axes類的對象，可通過Axes類提供的一些屬性進(jìn)行獲取。6.1坐標(biāo)軸概述使用Axes類的對象訪問spines屬性后，會返回一個(gè)OrderedDict類的對象。OrderedDict類是dict的子類，它可以維護(hù)添加到字典中鍵值對的順序。示例print(ax.spines)

OrderedDict([('left',<matplotlib.spines.Spineobjectat0x0000000007F0F860>),('right',<matplotlib.spines.Spineobjectat0x0000000007F0FCF8>),('bottom',<matplotlib.spines.Spineobjectat0x0000000007F0F6D8>),('top',<matplotlib.spines.Spineobjectat0x0000000007EFB6D8>)])從輸出結(jié)果可以看出，字典中有4個(gè)包含Spine類對象的元組，它以元組的第一個(gè)元素為鍵，使用'left'、'right'、'bottom'、'top'分別可獲取位于坐標(biāo)軸左方、右方、下方和上方的Spine類對象。

目錄頁6.5移動軸脊6.1坐標(biāo)軸概述6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸6.3定制刻度6.4隱藏軸脊6.6本章小結(jié)matplotlib支持向畫布的任意位置添加自定義大小的坐標(biāo)系統(tǒng)，同時(shí)顯示坐標(biāo)軸，而不再受規(guī)劃區(qū)域的限制。通過pyplot模塊的axes()函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)Axes類的對象，并將Axes類的對象添加到當(dāng)前畫布中。6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸axes(arg=None,projection=None,polar=False,aspect,frame_on,**kwargs)語法arg：支持None、4-tuple中任一取值，其中None表示使用subplot(111)添加的與畫布同等大小的Axes

對象，4-tuple表示由4個(gè)浮點(diǎn)型元素（取值范圍為0~1）組成的元組

(left,

bottom,

width,

height)。projection：表示坐標(biāo)軸的類型，可以是None、'aitoff'、'hammer'、'lambert'、'mollweide'、'polar'或'rectilinear'中的任一取值，也可以是自定義的類型。polar：表示是否使用極坐標(biāo)，若設(shè)為True，則其作用等價(jià)于projection='polar'。6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸還可以使用Figure類對象的add_axes()方法向當(dāng)前畫布的任意位置上添加Axes類對象。目錄頁6.5移動軸脊6.1坐標(biāo)軸概述6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸6.3定制刻度6.4隱藏軸脊6.6本章小結(jié)matplotlib.ticker模塊中提供了兩個(gè)類：Locator和Formatter，分別代表刻度定位器和刻度格式器，用于指定刻度線的位置和刻度標(biāo)簽的格式。6.3.1定制刻度的位置和格式6.3.1定制刻度的位置和格式Locator是刻度定位器的基類，它派生了很多子類，通過這些子類構(gòu)建的刻度定位器可以調(diào)整刻度的間隔、選擇刻度的位置?？潭榷ㄎ黄?.3.1定制刻度的位置和格式matplotlib.dates模塊中還提供了很多與日期時(shí)間相關(guān)的定位器，關(guān)于這些定位器的說明如下表所示?？潭榷ㄎ黄?.3.1定制刻度的位置和格式刻度定位器matplotlib也支持自定義刻度定位器，我們只需要定義一個(gè)Locator

的子類，并在該子類中重寫___call__()方法即可。6.3.1定制刻度的位置和格式使用matplotlib的set_major_locator()或set_minor_locator()方法設(shè)置坐標(biāo)軸的主刻度或次刻度的定位器。刻度定位器示例#

創(chuàng)建一個(gè)HourLocator定位器，間隔為2小時(shí)hour_loc=HourLocator(interval=2)#將hour_loc設(shè)為x軸的主刻度定位器ax.xaxis.set_major_locator(hour_loc)6.3.1定制刻度的位置和格式Formatter是刻度格式器的基類,它派生了很多子類，通過這些子類構(gòu)建的刻度格式器可以調(diào)整刻度標(biāo)簽的格式。Formatter的常見子類如右表所示。刻度格式器6.3.1定制刻度的位置和格式matplotlib.dates模塊中還提供了很多與日期時(shí)間相關(guān)的格式器，關(guān)于這些格式器的說明如下表所示?？潭雀袷狡?.3.1定制刻度的位置和格式刻度格式器matplotlib也支持自定義刻度格式器，只需要定義一個(gè)Formatter的子類，并在該子類中重寫___call__()方法即可。6.3.1定制刻度的位置和格式使用matplotlib的set_major_formatter()或set_minor_formatter()方法可以設(shè)置坐標(biāo)軸的主刻度或次刻度的格式器。示例#

創(chuàng)建一個(gè)DateFormatter格式器，格式為x/x/xdate_fmt=DateFormatter('%Y/%m/%d')#將date_fmt設(shè)為x軸的主刻度格式器ax.xaxis.set_major_formatter(date_fmt)刻度格式器在matplotlib中，坐標(biāo)軸的刻度有著固定的樣式，例如，刻度線的方向是朝外的，刻度線的顏色是黑色的等。使用tick_params()函數(shù)可以定制刻度的樣式。6.3.2定制刻度的樣式tick_params(axis='both',

**kwargs)語法axis：表示選擇操作的軸，可以取值為'x'、'y'或'both'，默認(rèn)為'both'。which：表示刻度的類型，可以取值為'major'、'minor'或'both'，默認(rèn)為'major'。direction：表示刻度線的方向，可以取值為'in'、'out'或'inout'。length：表示刻度線的長度。width：表示刻度線的寬度。color：表示刻度線的顏色。6.3.2定制刻度的樣式pad：表示刻度線與刻度標(biāo)簽的距離。labelsize：表示刻度標(biāo)簽的字體大小。labelcolor：表示刻度標(biāo)簽的顏色。bottom，top，left，right：表示是否顯示下方、上方、左方、右方的刻度線。labelrotation：表示刻度標(biāo)簽旋轉(zhuǎn)的角度。在matplotlib中，坐標(biāo)軸的刻度有著固定的樣式，例如，刻度線的方向是朝外的，刻度線的顏色是黑色的等。使用tick_params()函數(shù)可以定制刻度的樣式。tick_params(axis='both',

**kwargs)語法6.3.3實(shí)例1：深圳市24小時(shí)的平均風(fēng)速本實(shí)例要求根據(jù)下表的數(shù)據(jù)，將時(shí)間列的數(shù)據(jù)作為x軸的刻度標(biāo)簽，將風(fēng)速列的數(shù)據(jù)作為y軸的數(shù)據(jù)，使用plot()方法繪制反映深圳市24小時(shí)平均風(fēng)速的折線圖

。6.3.3實(shí)例1：深圳市24小時(shí)的平均風(fēng)速由圖可知，中午12點(diǎn)的風(fēng)速最強(qiáng)，約為22km/h；0點(diǎn)的風(fēng)速最弱，約為8km/h

。X軸刻度標(biāo)簽為固定格式的時(shí)間刻度線方向朝內(nèi)，長度為6，寬度為2，標(biāo)簽大小為12目錄頁6.5移動軸脊6.1坐標(biāo)軸概述6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸6.3定制刻度6.4隱藏軸脊6.6本章小結(jié)6.4.1隱藏全部軸脊坐標(biāo)軸一般將軸脊作為刻度的載體，在軸脊上顯示刻度標(biāo)簽和刻度線。matplotlib中的坐標(biāo)系默認(rèn)有4個(gè)軸脊，分別是上軸脊、下軸脊、左軸脊和右軸脊，其中上軸脊和右軸脊并不經(jīng)常使用，大多數(shù)情況下可以將上軸脊和右軸脊隱藏。6.4.1隱藏全部軸脊使用pyplot的axis()函數(shù)可以設(shè)置或獲取一些坐標(biāo)軸的屬性，包括顯示或隱藏坐標(biāo)軸的軸脊。axis(option,*args,

**kwargs)語法以上函數(shù)的參數(shù)option可以接收布爾值或字符串，其中布爾值True或False表示顯示或隱藏軸脊及刻度；字符串通常是以下任一取值：‘on’：顯示軸脊和刻度，效果等同于True?！畂ff’：隱藏軸脊和刻度，效果等同于False。'equal'：通過更改軸限設(shè)置等比例。'scaled'：通過更改繪圖框的尺寸設(shè)置等比例。'tight'：設(shè)置足夠大的限制以顯示所有的數(shù)據(jù)。'auto'：自動縮放。Axes類的對象也可以使用axis()方法隱藏坐標(biāo)軸的軸脊。matplotlib.patches是專門用于繪制路徑和形狀的模塊，該模塊中提供了一些表示形狀（諸如箭頭、圓形、長方形等）的類，通過創(chuàng)建這些類的對象可以快速繪制常見的形狀。常見形狀對應(yīng)的類及說明如下表所示。多學(xué)一招：patches模塊多學(xué)一招：patches模塊以創(chuàng)建正多邊形為例，RegularPolygon類構(gòu)造方法的語法格式如下所示：RegularPolygon(xy,

numVertices,

radius=5,

orientation=0,

**kwargs)語法xy：表示中心點(diǎn)的元組(x,y)

。numVertices：表示多邊形頂點(diǎn)的數(shù)量。radius：表示從中心點(diǎn)到每個(gè)頂點(diǎn)的距離。orientation：表示多邊形旋轉(zhuǎn)的角度（以弧度為單位）。多學(xué)一招：patches模塊示例polygon=mpathes.RegularPolygon((0.5,0.5),numVertices=5,radius=0.3,color='y')示例ax=plt.axes([0.3,0.3,0.5,0.5])ax.add_patch(polygon)matplotlib可以只隱藏坐標(biāo)軸的部分軸脊，只需要訪問spines屬性先獲取相應(yīng)的軸脊，再調(diào)用set_color()方法將軸脊的顏色設(shè)為none即可。6.4.2隱藏部分軸脊示例#依次隱藏上軸脊、左軸脊和右軸脊ax.spines['top'].set_color('none')ax.spines['left'].set_color('none')ax.spines['right'].set_color('none')matplotlib可以通過set_ticks_position()方法設(shè)置刻度線的顏色為’none’，通過set_yticklabels()方法設(shè)置刻度標(biāo)簽為空列表。6.4.2隱藏部分軸脊示例ax.yaxis.set_ticks_position('none')ax.set_yticklabels([])在6.3.3節(jié)的實(shí)例中，折線圖顯示了全部的軸脊，但其內(nèi)部的右軸脊和上軸脊并未起到任何作用，因此本實(shí)例要求隱藏折線圖的右軸脊和上軸脊。6.4.3實(shí)例2：深圳市24小時(shí)的平均風(fēng)速目錄頁6.5移動軸脊6.1坐標(biāo)軸概述6.2向任意位置添加坐標(biāo)軸6.3定制刻度6.4隱藏軸脊6.6本章小結(jié)6.5.1移動軸脊的位置matplotlib的Spine類中提供了一個(gè)可以設(shè)置軸脊位置的set_position()方法，通過這個(gè)方法可以將軸脊放置到指定的位置，以滿足一些特定場景的需求。set_position(self,

position)語法以上方法的position參數(shù)表示軸脊的位置，該參數(shù)可以接收包含兩元素的元組(position_type,amount)，其中元素position_type代表位置類型，元素amount代表位置。position參數(shù)還可以接