Figure解析
- 2020 年 4 月 7 日
- 筆記
“PDFMV框架是问题-数据-特征-模型-价值五个英文字母的首字母组合而成，它是以问题为导向，数据为驱动，利用特征和模型从数据中学习到知识，以创造价值的系统化过程。”
1 图形解析
一个图形包括哪些元素呢？图1，图形的解析，展示构成一个Figure的一些matplotlib元素名称。我们可以使用matplotlib库实现对各个元素的设计和管理。
图1 一个Figure的解析
2 matplot库画图的各个元素
- 1：Figure Figure包括图形的所有元素，这些图形的元素都可以做定制化。
- 2：Axes Axes是figure的sub-section。一个figure可以包括多个Axes,每个Axes可以表示多个graphs。图1中，一个Axes，包括两个线图。
- 3：Axis Axis是axes的一个元素，二维空间有x轴和y轴，三维空间有x轴，y轴和z轴。
- 4：Label 标记，用于对坐标轴，图形进行解释，让图形的意思更明了。
- 5：Legend 图例，当一个坐标系统有多幅图，图1中，有两个直线图，每个线图有它们自己的标记和表示，把所有标记放在一块称之为图例，用来增加可视化清晰特性。
- 6：Title 图标题，每一个坐标轴系统都会有一个标题，增强图形可读性，告诉这个图是用来做什么。
- 7：Ticklabels 坐标轴的刻度以及刻度标签，刻度有粗分和细分，前者是major ticks和minor ticks，这些刻度的命名，称之为major ticklabels和minor ticklabels。
- 8：Spines 图形的边界线，每个axes包括4个边界线，分别是（上、下，左，右）。
- 9：Grid 图形的网格线，为了增强图形的可读性，在图1中，虚线是网格线。
3 图形解剖绘制参考代码
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.ticker import AutoMinorLocator, MultipleLocator, FuncFormatter np.random.seed(19680801) X = np.linspace(0.5, 3.5, 100) Y1 = 3+np.cos(X) Y2 = 1+np.cos(1+X/0.75)/2 Y3 = np.random.uniform(Y1, Y2, len(X)) fig = plt.figure(figsize=(8, 8)) ax = fig.add_subplot(1, 1, 1, aspect=1) def minor_tick(x, pos): if not x % 1.0: return "" return "%.2f" % x ax.xaxis.set_major_locator(MultipleLocator(1.000)) ax.xaxis.set_minor_locator(AutoMinorLocator(4)) ax.yaxis.set_major_locator(MultipleLocator(1.000)) ax.yaxis.set_minor_locator(AutoMinorLocator(4)) ax.xaxis.set_minor_formatter(FuncFormatter(minor_tick)) ax.set_xlim(0, 4) ax.set_ylim(0, 4) ax.tick_params(which='major', width=1.0) ax.tick_params(which='major', length=10) ax.tick_params(which='minor', width=1.0, labelsize=10) ax.tick_params(which='minor', length=5, labelsize=10, labelcolor='0.25') ax.grid(linestyle="--", linewidth=0.5, color='.25', zorder=-10) ax.plot(X, Y1, c=(0.25, 0.25, 1.00), lw=2, label="Blue signal", zorder=10) ax.plot(X, Y2, c=(1.00, 0.25, 0.25), lw=2, label="Red signal") ax.plot(X, Y3, linewidth=0, marker='o', markerfacecolor='w', markeredgecolor='k') ax.set_title("Anatomy of a figure", fontsize=20, verticalalignment='bottom') ax.set_xlabel("X axis label") ax.set_ylabel("Y axis label") ax.legend() def circle(x, y, radius=0.15): from matplotlib.patches import Circle from matplotlib.patheffects import withStroke circle = Circle((x, y), radius, clip_on=False, zorder=10, linewidth=1, edgecolor='black', facecolor=(0, 0, 0, .0125), path_effects=[withStroke(linewidth=5, foreground='w')]) ax.add_artist(circle) def text(x, y, text): ax.text(x, y, text, backgroundcolor="white", ha='center', va='top', weight='bold', color='blue') # Minor tick circle(0.50, -0.10) text(0.50, -0.32, "Minor tick label") # Major tick circle(-0.03, 4.00) text(0.03, 3.80, "Major tick") # Minor tick circle(0.00, 3.50) text(0.00, 3.30, "Minor tick") # Major tick label circle(-0.15, 3.00) text(-0.15, 2.80, "Major tick label") # X Label circle(1.80, -0.27) text(1.80, -0.45, "X axis label") # Y Label circle(-0.27, 1.80) text(-0.27, 1.6, "Y axis label") # Title circle(1.60, 4.13) text(1.60, 3.93, "Title") # Blue plot circle(1.75, 2.80) text(1.75, 2.60, "Linen(line plot)") # Red plot circle(1.20, 0.60) text(1.20, 0.40, "Linen(line plot)") # Scatter plot circle(3.20, 1.75) text(3.20, 1.55, "Markersn(scatter plot)") # Grid circle(3.00, 3.00) text(3.00, 2.80, "Grid") # Legend circle(3.70, 3.80) text(3.70, 3.60, "Legend") # Axes circle(0.5, 0.5) text(0.5, 0.3, "Axes") # Figure circle(-0.3, 0.65) text(-0.3, 0.45, "Figure") color = 'blue' ax.annotate('Spines', xy=(4.0, 0.35), xytext=(3.3, 0.5), weight='bold', color=color, arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle="arc3", color=color)) ax.annotate('', xy=(3.15, 0.0), xytext=(3.45, 0.45), weight='bold', color=color, arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle="arc3", color=color)) ax.text(4.0, -0.4, "Made with http://matplotlib.org", fontsize=10, ha="right", color='.5') plt.show()
代码来源：https://matplotlib.org/3.2.1/gallery/showcase/anatomy.html
为什么我们要从宏观上面了解和认识图形的各个元素呢？
- 这是让我们知道一个Figure包括哪些元素，这些元素分别是什么以及有什么作用，彼此之间的关系层次是什么。
- 这是让我们清楚一个Figure要做定制化，可以从哪些细节入手。
因此，做Figure之前，先想想它有哪些组件，这些组件怎么设计和实现，根据现有的数据和探索的关系，需要选择什么样的Grpah。
