Matplotlib系列之标注

我们经常需要在绘图中添加一些箭头、文字之类的标注，让图片更易懂。

基本标注

我们通过annotate()这个函数来进行快速标注。其中几个比较重要的参数如下：

plt.annotate(s, xy, xytext, xycoords, textcoords, arrowprops, annotation_clip)

• s：标注的文字（字符串）

• xy：标注点的坐标（长度为2的序列），以xycoords为坐标系，标注点就是箭头指向的点

• xytext：注释的坐标（长度为2的序列），以textcoords为坐标系

• xycoords：coords是coordinates之意，箭头（arrowprops）的坐标系（字符串类型）

  参数	坐标系
  figure points	以figure的左下角为原点，以point为单位
  figure pixels	以figure的左下角为原点，以pixel为单位
  figure fraction	figure左下角为原点，以fraction（分数）为单位；0,0左下角;1,1右上角
  axes points	以axes的左下角为原点，以point为单位
  axes pixels	以axes的左下角为原点，以pixel为单位
  axes fraction	以axes左下角为原点，以fraction（分数）为单位；0,0左下角;1,1右上角
  data	使用数据的坐标系，以数据坐标系的单位为单位
  polar	(theta,r) 极坐标系；例如 (np.pi/2,3)

• textcoords：指定注释的坐标体系，默认为xycoords。xycoords的参数都可以用在textcoords中。另外textcoords还多出两个参数，当且仅当textcoords默认使用xycoords的坐标系时使用

  参数	坐标系	解释
  offset points	偏移xy的量（以point为单位）	此时注释的坐标系取决于xycoords
  offset pixels	偏移xy的量（以pixels为单位）	此时注释的坐标系取决于xycoords

• arrowprops：设置箭头形状xy与xytext之间的箭头，箭头的类型是~matplotlib.patches.FancyArrowPatch，字典类型，不同的箭头形状有不同的属性

  1. 若arrowwprops = None，则没有箭头

  2. 如果arrowprops不包含arrowstyle这个key，那么arrowprops允许存在的key包括：

     Key	Description
     width	箭头（箭头线）的宽度，以point为单位
     shrink	从非箭头端向箭头段收缩（shrink）的fraction（分数比：length of contraction / total length）；收缩的部分不显示
     headwidth	箭头底部（也就是箭头）的宽度以point为单位
     headlength	箭头底部（也就是箭头）的长度以point为单位
     ?	any key to matplotlib.patches.FancyArrowPatch

  3. 如果arrowprops包含arrowstyle这个key，那么以面的key会被禁止，允许存在的key包括：

     Key	Description
     arrowstyle	箭头的样式
     connectionstyle	两个点之间的连接路径的样式
     relpos	default is (0.5, 0.5)
     patchA	default is bounding box of the text
     patchB	default is None
     shrinkA	default is 2 points
     shrinkB	default is 2 points
     mutation_scale	default is text size (in points)
     mutation_aspect	default is 1.
     ?	any key for matplotlib.patches.PathPatch

  4. arrowstyle的设置如下，其中name为箭头形状，attrs为可设置的属性：

     Name	Attrs
     -	None
     ->	head_length=0.4,head_width=0.2
     -[	widthB=1.0,lengthB=0.2,angleB=None
     |-|	widthA=1.0,widthB=1.0
     -|>	head_length=0.4,head_width=0.2
     <-	head_length=0.4,head_width=0.2
     <->	head_length=0.4,head_width=0.2
     <|-	head_length=0.4,head_width=0.2
     <|-|>	head_length=0.4,head_width=0.2
     fancy	head_length=0.4,head_width=0.4,tail_width=0.4
     simple	head_length=0.5,head_width=0.5,tail_width=0.2
     wedge	tail_width=0.3,shrink_factor=0.5

     一些箭头（fancy、simple、wedge）仅适用于生成二次样条线段的连接样式。对于这些箭头样式，必须使用angle3或arc3连接样式。

     

  5. connectionstyle的设置如下：

     名称	属性
     angle	angleA=90,angleB=0,rad=0.0
     angle3	angleA=90,angleB=0
     arc	angleA=0,angleB=0,armA=None,armB=None,rad=0.0
     arc3	rad=0.0
     bar	armA=0.0,armB=0.0,fraction=0.3,angle=None

     注意：angle3和arc3中的3意味着所得到的路径是二次样条段（三个控制点）。当连接路径是二次样条时，可以使用一些箭头样式选项。

     

• annotation_clip：（bool型参数），当注释超出轴区域时，控制注释的可见性。如果为True，则只有当xy位于轴内时才会绘制注释。如果为False，则无论其位置如何，都将始终绘制注释。默认值为None，仅当xycoords为data时才表现为True

小例子

下面是一个例子的绘图部分代码：

fig = plt.figure()
axes = fig.add_axes([0.15, 0.15, 0.75, 0.75])

# 数据曲线
l1, = axes.plot(df_pn0['freq'],df_pn0['pn'],color = 'r',label="")

# 标注
m1 = df_pn0[df_pn0['freq'] == 1e5]['pn'].values[0]
x1 = 1e5
text1 = str(round(m1,2))
# 箭头
arrowprops=dict(arrowstyle='-|>',mutation_scale=5)
axes.annotate(s=text1, xy=(x1,m1), xytext=(x1-10000, m1+8),arrowprops=arrowprops,color = 'r',fontsize = 12)    

# 坐标轴设置
axes.set_xscale('log')
# 设置x、y轴范围
axes.set_xlim([1e4,1e7])
axes.set_ylim([-140,-40])

# 设置坐标轴标签
axes.set_xlabel("X轴标签",fontsize = 12)
axes.set_ylabel("Y轴标签",fontsize = 12)

# 设置刻度字体大小
plt.xticks(fontsize = 12)
plt.yticks(fontsize = 12)

# 格线
axes.grid(color='black', alpha=0.5, linestyle='dashed', linewidth=0.5)

plt.show()

其中标注部分的关键代码为：

m1 = df_pn0[df_pn0['freq'] == 1e5]['pn'].values[0]
x1 = 1e5
text1 = str(round(m1,2))

arrowprops=dict(arrowstyle='-|>',mutation_scale=5)
axes.annotate(s=text1, xy=(x1,m1), xytext=(x1-10000, m1+8),arrowprops=arrowprops,color = 'r',fontsize = 12)

文本标注

我们可以使用text()函数进行快速文本标注，其参数如下：

text(x, y, s, fontdict=None, withdash=False, **kwargs)

• x, y：（标量scalars），放置文本的坐标位置，默认是data coordinates。coordinate system可以通过transform参数改变
• s：（字符串str），标注的文本
• fontdict：（字典dict），设置文本属性（字体大小、字体颜色等），例子：fontdict={'size': 16, 'color': 'r'}
• withdash：（布尔类型bool）、（可选参数）、默认为False，创建一个~matplotlib.text.TextWithDash实例而不是~matplotlib.text.Text实例