如何在matplotlib中加注釋和內(nèi)嵌圖

作者：佚名 2020-07-01 16:45:13

這篇文章會(huì)以一個(gè)實(shí)際的案例，詳細(xì)講講如何給數(shù)據(jù)加注解，同時(shí)也介紹一下一種比較騷的操作，即Matplotlib的內(nèi)嵌圖（把一張小圖嵌入到一張大圖中），學(xué)會(huì)這個(gè)后，你能夠繪制出這種圖形。

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在用Matplotlib進(jìn)行可視化過(guò)程中，很多時(shí)候?yàn)榱烁庇^(guān)地展現(xiàn)數(shù)據(jù)大小，會(huì)將具體的數(shù)值標(biāo)注在圖形中，比如在柱狀圖上標(biāo)明數(shù)值大小。

這篇文章會(huì)以一個(gè)實(shí)際的案例，詳細(xì)講講如何給數(shù)據(jù)加注解，同時(shí)也介紹一下一種比較騷的操作，即Matplotlib的內(nèi)嵌圖（把一張小圖嵌入到一張大圖中），學(xué)會(huì)這個(gè)后，你能夠繪制出這種圖形

數(shù)據(jù)注釋

演示的數(shù)據(jù)集為2016年抵美（到達(dá)美國(guó)）人數(shù)排名前十的國(guó)家數(shù)據(jù)，包含國(guó)名和具體入境人數(shù)，人數(shù)的具體單位為百萬(wàn)人次

import pandas as pd  
import numpy as np  
import matplotlib.pyplot as plt  
%matplotlib inline  
plt.rcParams['font.sans-serif'] = 'SimHei' 
x_data = ['加拿大','墨西哥','英國(guó)','日本','中國(guó)','德國(guó)','韓國(guó)','法國(guó)','巴西','印度']  
y_data = [13.428347,12.255948,3.019111,2.352919,2.09833,1.322882,1.282097,1.127868,1.109066,0.874016]

有了數(shù)據(jù)后，可以非常快地畫(huà)出一張柱狀圖

fig,ax = plt.subplots(figsize=(16,6))  
ax.bar(x_data,y_data)

接下來(lái)開(kāi)始加注釋?zhuān)丛谥鶢顖D上顯示具體數(shù)值。在Matplotlib中，為數(shù)據(jù)加上注釋有兩種方式，一種是使用ax.text()，另一種則是ax.annotate()。

ax.text()

ax.text()的主要作用是為圖中加上一些text，也就是文字。不僅是能夠加注釋?zhuān)灰付俗鴺?biāo)，可以在圖上的任何坐標(biāo)加上text。

函數(shù)中的幾個(gè)重要的參數(shù)，具體介紹一下

x：x的坐標(biāo)
y：y的坐標(biāo)
s：要加的文字
rotation：文字旋轉(zhuǎn)的角度
fontsize：文字字體大小
fontweight：文字字體粗細(xì)

需要注意的是，每次調(diào)用ax.text()只能生成一個(gè)Text對(duì)象，也就是說(shuō)每次只能加一個(gè)注釋?zhuān)鄠€(gè)的話(huà)需要寫(xiě)循環(huán)生成。

所以一般加注釋是這么一個(gè)流程：先確定注釋的橫縱坐標(biāo)-->寫(xiě)循環(huán)調(diào)用ax.text()

fig,ax = plt.subplots(figsize=(16,6))  
ax.bar(x_data,y_data)  
# 循環(huán)生成text  
# horizontalalignment參數(shù)設(shè)置注釋居中顯示  
for x,y in zip(x_data,y_data):  
    ax.text(x,y+0.05,y,fontsize=14,horizontalalignment='center')

關(guān)于圖表美化方面，這里暫時(shí)不過(guò)多贅述。

ax.annotate()

相比于ax.text()，ax.annotate()更像是專(zhuān)門(mén)為做注釋而生的，annotate便是注釋的意思。

ax.annotate()的注釋功能更強(qiáng)大，除了加入文本注釋外，如果有需要還能夠加上箭頭→進(jìn)行指示。

一些主要的參數(shù)如下：

s：注釋文本
xy：要加注釋的數(shù)據(jù)點(diǎn)位置
xytext：文本注釋的位置，默認(rèn)情況下為xy
arrowprops：一個(gè)控制箭頭的屬性的dict，如果需要顯示箭頭，必須要設(shè)置

這里比較有意思的兩個(gè)參數(shù)是xy和xytext，二者貌似沒(méi)啥區(qū)別的樣子，這個(gè)地方確實(shí)很容易產(chǎn)生困惑。

一般情況下，s和xy是必須要設(shè)置的參數(shù)，如果不指定，xytext默認(rèn)和xy一致。

但如果要設(shè)置箭頭的話(huà)，xy的坐標(biāo)則定義了箭頭的頭部，xytext則指定箭頭的尾部和文本注釋的位置，實(shí)際畫(huà)圖來(lái)理解看看。

ax.annotate()和ax.text()的畫(huà)圖流程是一致的，都需要循環(huán)生成注釋。

不設(shè)置箭頭，簡(jiǎn)單加上注釋

fig,ax = plt.subplots(figsize=(16,6))  
ax.bar(x_data,y_data) 
for x,y in zip(x_data,y_data):  
    ax.annotate(y,(x,y+0.05),fontsize=14,horizontalalignment='center')

加上注釋并設(shè)置箭頭

fig,ax = plt.subplots(figsize=(16,6))  
ax.bar(x_data,y_data)  
# 箭頭頭部坐標(biāo)(x,y)  
# 箭頭尾部坐標(biāo)（注釋坐標(biāo)）為(x,y+1)  
for x,y in zip(x_data,y_data):  
    ax.annotate(y,xy = (x,y),xytext = (x,y+1),fontsize=14,horizontalalignment='center',  
               arrowprops =dict(arrowstyle='->'))  
# 將縱坐標(biāo)范圍擴(kuò)大  
ax.set_ylim([0,16])

設(shè)置了顯示箭頭之后，可以明顯地看出，箭頭是由xytext坐標(biāo)指向xy的坐標(biāo)的，所以，當(dāng)你不需要設(shè)置箭頭的時(shí)候，xytext設(shè)置的意義并不大。

內(nèi)嵌圖

內(nèi)嵌圖大家可能用的比較少，但這種圖其實(shí)還是挺有用的。

拿上面的數(shù)據(jù)例子來(lái)說(shuō)，柱狀圖顯示了2016年抵美人數(shù)排名前十的國(guó)家的具體人數(shù)，如果這時(shí)想結(jié)合各大地域抵美人數(shù)的占比數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該如何繪圖？

一個(gè)比較直接的想法是用subplots子圖來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如上邊顯示柱狀圖，下邊顯示餅圖，如下：

zhou_name = ['西歐','亞洲','南美洲','大洋洲','加勒比地區(qū)','中東地區(qū)','中美洲','東歐','非洲']  
zhou_percent = [36.2,30.8,13.9,4.3,4.1,3.8,2.8,2.6,1.5]  
fig,ax = plt.subplots(2,1,figsize=(16,12))  
ax[0].bar(x_data,y_data)  
for x,y in zip(x_data,y_data):  
    ax[0].annotate(y,(x,y+0.05),fontsize=14,horizontalalignment='center')  
ax[1].pie(zhou_percent,labels=zhou_name,autopct='%1.1f%%')

這當(dāng)然是可行的，但還有更好的方案，那便是內(nèi)嵌圖。注意到這里的柱狀圖右側(cè)有很大的留白部分，如果把餅圖放到柱狀圖右側(cè)的留白部分會(huì)顯得更加直觀(guān)。

內(nèi)嵌圖有兩種生成方式，一種是fig.add_axes()，另一種則是使用inset_axes()。

fig.add_axes()

fig.add_axes()就是在原有的Figure上加上一個(gè)新的區(qū)域Axes，然后在這個(gè)區(qū)域中繪制圖形。

使用這個(gè)方法的話(huà)需要指定新增的這個(gè)區(qū)域Axes在Figure中的相對(duì)位置和區(qū)域大小，輸入?yún)?shù)均為相對(duì)于原來(lái)Figure的比例值，如下：

# left和bottom控制新Axes的位置  
# width和height控制新Axes的大小（長(zhǎng)寬）  
# 這些均用相對(duì)數(shù)來(lái)表示，大小在0-1之間  
left,bottom,width,height = [0.5,0.3,0.5,0.5]  
fig,ax1 = plt.subplots(figsize=(16,6))  
ax1.bar(x_data,y_data)  
for x,y in zip(x_data,y_data):  
    ax1.annotate(y,(x,y+0.05),fontsize=14,horizontalalignment='center')  
# 運(yùn)用fig.add_axes()新增一個(gè)區(qū)域Axes繪圖  
ax2 = fig.add_axes([left,bottom,width,height])  
ax2.pie(zhou_percent,labels=zhou_name,autopct='%1.1f%%')

inset_axes

相比于fig.add_axes()需要對(duì)相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)試，使用inset_axes()進(jìn)行繪圖則可以方便進(jìn)行定位。

inset_axes中的位置由參數(shù)loc設(shè)置，可以用字符串控制，也可以輸入數(shù)字，具體如下：

'upper right'  : 1  
'upper left'   : 2  
'lower left'   : 3 
...... 
'upper center' : 9  
'center'       : 10

# 使用前需要先導(dǎo)包  
from mpl_toolkits.axes_grid1.inset_locator import inset_axes  
fig,ax1 = plt.subplots(figsize=(16,6))  
ax1.bar(x_data,y_data)  
for x,y in zip(x_data,y_data):  
    ax1.annotate(y,(x,y+0.05),fontsize=14,horizontalalignment='center')  
# 將內(nèi)嵌圖置于右側(cè)，寬度和長(zhǎng)度分別為相對(duì)長(zhǎng)度  
ax2 = inset_axes(ax1,width = '60%',height = '60%',loc='right')  
ax2.pie(zhou_percent,labels=zhou_name,autopct='%1.1f%%')