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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,下面小编就来和大家讲讲如何绘制常见的几种几何图形吧

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

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

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

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CircleEllipse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

Ellipse对象的主要参数

**PS. **当椭圆的heightwidth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

PS. widthheight相等时,圆弧相当于是的一段,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

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

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!

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