Matplotlib绘图基础之几何图形的绘制详解
作者:databook
除了绘制各类分析图形(比如柱状图,折线图,饼图等等)以外,matplotlib
也可以在画布上任意绘制各类几何图形。
这对于计算机图形学、几何算法和计算机辅助设计等领域非常重要。
matplitlib
中的 patches
类提供了丰富的几何对象,
本篇抛砖引玉,介绍其中几种常用的几何图形绘制方法。
其实matplitlib
封装的各种现成的图形对象(柱状图,折线图,饼图等等)本质也是基于 patches
来绘制的。
1. 多边形类
多边形可以用在地理信息图表中,用来表示地理区域的边界或地理要素的形状;
也可以用来展示数据的分布区域或边界,比如用在散点图中。
几种常用的多边形绘制方式如下:
1.1. 矩形
绘制矩形用Rectangle
对象。
import matplotlib.pyplot as plt import matplotlib.patches as mptch fig = plt.figure(figsize=[6, 6]) ax = fig.add_subplot(111) r1 = mptch.Rectangle(xy=(0.2, 0.3), height=0.5, width=0.7, color="lightblue") r2 = mptch.Rectangle(xy=(0.4, 0.6), height=0.3, width=0.2, angle=60, color="lightgreen") ax.add_patch(r1) ax.add_patch(r2) plt.show()
Rectangle
对象的主要参数:
- xy:矩形的起始点,也就是左下角的点
- height:矩形的高
- width:矩形的宽,高和宽设置一样就是正方形
- angle:沿着起始点,逆时针旋转的角度
- color:矩形的颜色,默认蓝色
代码运行效果:
1.2. 任意多边形
任意多边形比较简单,给Polygon
对象传入多边形的各个顶点即可。
fig = plt.figure(figsize=[6, 6]) ax = fig.add_subplot(111) #三角形 p1 = mptch.Polygon(xy=[(0.1, 0.1), (0.4, 0.1), (0.3, 0.6)], color='lightblue') #四边形 p2 = mptch.Polygon(xy=[(0.5, 0.5), (0.9, 0.5), (0.9, 0.1), (0.6, 0.2)], color='lightgreen') ax.add_patch(p1) ax.add_patch(p2) plt.show()
Polygon
对象的主要参数:
- xy:多边形各个顶点的列表
- color:多边形的颜色,默认蓝色
代码运行效果:
1.3. 正多边形
虽然用Polygon
对象也可以绘制正多边形,但是需要计算各个顶点的坐标位置,很麻烦。
matplotlib
提供了专门绘制正多边形的对象CirclePolygon
。
fig = plt.figure(figsize=[6, 6]) ax = fig.add_subplot(111) p1 = mptch.CirclePolygon(xy=(0.3, 0.3), radius=0.2, resolution=6, color='lightgreen') p2 = mptch.CirclePolygon(xy=(0.6, 0.6), radius=0.2, resolution=8, color='lightblue') ax.add_patch(p1) ax.add_patch(p2) plt.show()
CirclePolygon
对象的主要参数:
- xy:正多边形的中心点坐标
- radius:正多边形的外接圆半径
- resolution:正多边形的边数
- color:正多边形的颜色,默认蓝色
代码运行效果:
2. 圆形类
圆形类也是使用比较多的形状。
2.1. 圆和椭圆
绘制圆和椭圆分别用Circle
和Ellipse
对象。
fig = plt.figure(figsize=[6, 6]) ax = fig.add_subplot(111) c = mptch.Circle(xy=(0.5, 0.5), radius=0.4, color="lightblue") e = mptch.Ellipse(xy=(0.5, 0.5), height=0.3, width=0.4, color="lightgreen") ax.add_patch(c) ax.add_patch(e) plt.show()
Circle
对象的主要参数:
- xy:圆心坐标
- radius:圆的半径
- color:圆的颜色,默认蓝色
Ellipse
对象的主要参数:
- xy:椭圆心坐标
- height:椭圆的高度
- width:椭圆的宽度
- color:椭圆的颜色,默认蓝色
**PS. **当椭圆的height
和width
设置一样时,椭圆就是圆了。
代码运行效果:
3. 圆弧和扇形
除了完整的圆,也可以绘制弧形(Arc
对象)和扇形(Wedge
对象)。
fig = plt.figure(figsize=[6, 6]) ax = fig.add_subplot(111) #圆弧 a = mptch.Arc(xy=(0.4, 0.7), width=0.5, height=0.5, angle=270, theta1=0, theta2=120, linewidth=10, color="lightblue") #扇形 w = mptch.Wedge(center=(0.3, 0.5), r=0.2, theta1=30, theta2=330, color="lightgreen") ax.add_patch(a) ax.add_patch(w) plt.show()
Arc
对象的主要参数:
- xy:圆弧的圆心坐标
- width:圆弧的宽度
- height:圆弧的高度
- angle:圆弧朝向的角度,逆时针旋转
- theta1:圆弧开始的角度,逆时针旋转
- theta2:圆弧结束的角度,逆时针旋转
- linewidth:圆弧的粗细
- color:圆弧的颜色,默认蓝色
PS. width
和height
相等时,圆弧相当于是圆的一段,不相等时,圆弧相当于是椭圆的一段。
圆弧开始的角度其实就是 angle+theta1
,结束的角度是angle+theta2
。
Wedge
对象的主要参数:
- xy:扇形的圆心坐标
- r:扇形的半径
- theta1:扇形开始的角度,逆时针旋转
- theta2:扇形结束的角度,逆时针旋转
- color:扇形的颜色,默认蓝色
代码运行效果:(本来想画个鱼钩钓鱼的抽象效果的,:))
4. 箭头
箭头也是一种比较常用的图形,可用来标注和指示数据的方向或关联性,比如增长或下降趋势;
还可以用来表示数据流向或关系。
matplotlib
中用Arrow
对象来绘制箭头。
fig = plt.figure(figsize=[6, 6]) ax = fig.add_subplot(111) x, y, dx, dy = 0.1, 0.2, 0.2, 0.2 a1 = mptch.Arrow(x=x, y=y, dx=dx, dy=dy, width=0.2, color="lightblue") a2 = mptch.Arrow(x=x+dx, y=y+dy, dx=dx, dy=dy, width=0.4, color="lightgreen") ax.add_patch(a1) ax.add_patch(a2) plt.show()
Arrow
对象的主要参数:
- x:箭头的起点
X
坐标 - y:箭头的起点
Y
坐标 - dx:箭头的终点
X
坐标偏移起点X
坐标的值 - dy:箭头的终点
Y
坐标偏移起点Y
坐标的值 - width:箭头的宽度
- color:箭头的颜色,默认蓝色
PS. 其实就是起点坐标(x, y)
,终点坐标(x+dx, y+dy)
。
代码运行效果:
5. 总结
几何图形是matplotlib
最基本的能力,复杂花哨的分析图表归根结底都是这些基本的几何图形。
除了本篇介绍的这些,完整的patches
可以参考官方文档:https://matplotlib.org/stable/api/patches_api.html
以上就是Matplotlib绘图基础之几何图形的绘制详解的详细内容,更多关于Matplotlib图形的资料请关注脚本之家其它相关文章!