带有 twinx() 的辅助轴：如何添加到图例中？

Question

我有一个带有两个 y 轴的图，使用 twinx()。我也给线条打了标签，想用legend()显示出来，但我只成功得到了图例中一个轴的标签：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')
ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(time, temp, '-r', label = 'temp')
ax.legend(loc=0)
ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ\,m^{-2}\,d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^\circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

所以我只得到图例中第一个轴的标签，而不是第二个轴的标签“temp”。如何将第三个标签添加到图例中？

Answer 1

准备

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

fig, ax1 = plt.subplots( figsize=(15,6) )

Y1, Y2 = np.random.random((2,100))

ax2 = ax1.twinx()

内容

我很惊讶它到目前为止没有出现，但最简单的方法是手动将它们收集到一个轴 obj 中（它们彼此重叠）

l1 = ax1.plot( range(len(Y1)), Y1, label='Label 1' )
l2 = ax2.plot( range(len(Y2)), Y2, label='Label 2', color='orange' )

ax1.legend( handles=l1+l2 )

或者通过fig.legend() 将它们自动收集到周围的图形中，并使用bbox_to_anchor 参数摆弄：

ax1.plot( range(len(Y1)), Y1, label='Label 1' )
ax2.plot( range(len(Y2)), Y2, label='Label 2', color='orange' )

fig.legend( bbox_to_anchor=(.97, .97) )

完成

fig.tight_layout()
fig.savefig('stackoverflow.png', bbox_inches='tight')

Answer 2

正如 matplotlib.org 的 example 中所提供的，从多个轴实现单个图例的简洁方法是使用绘图句柄：

import matplotlib.pyplot as plt


fig, ax = plt.subplots()
fig.subplots_adjust(right=0.75)

twin1 = ax.twinx()
twin2 = ax.twinx()

# Offset the right spine of twin2.  The ticks and label have already been
# placed on the right by twinx above.
twin2.spines.right.set_position(("axes", 1.2))

p1, = ax.plot([0, 1, 2], [0, 1, 2], "b-", label="Density")
p2, = twin1.plot([0, 1, 2], [0, 3, 2], "r-", label="Temperature")
p3, = twin2.plot([0, 1, 2], [50, 30, 15], "g-", label="Velocity")

ax.set_xlim(0, 2)
ax.set_ylim(0, 2)
twin1.set_ylim(0, 4)
twin2.set_ylim(1, 65)

ax.set_xlabel("Distance")
ax.set_ylabel("Density")
twin1.set_ylabel("Temperature")
twin2.set_ylabel("Velocity")

ax.yaxis.label.set_color(p1.get_color())
twin1.yaxis.label.set_color(p2.get_color())
twin2.yaxis.label.set_color(p3.get_color())

tkw = dict(size=4, width=1.5)
ax.tick_params(axis='y', colors=p1.get_color(), **tkw)
twin1.tick_params(axis='y', colors=p2.get_color(), **tkw)
twin2.tick_params(axis='y', colors=p3.get_color(), **tkw)
ax.tick_params(axis='x', **tkw)

ax.legend(handles=[p1, p2, p3])

plt.show()

Answer 3

在ax中添加一行就可以轻松得到你想要的：

ax.plot([], [], '-r', label = 'temp')

或

ax.plot(np.nan, '-r', label = 'temp')

这只会在 ax 的图例中添加一个标签。

我认为这是一种更简单的方法。 当第二个轴只有几条线时，没有必要自动跟踪线，因为像上面这样手动修复会很容易。无论如何，这取决于你需要什么。

整个代码如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

time = np.arange(22.)
temp = 20*np.random.rand(22)
Swdown = 10*np.random.randn(22)+40
Rn = 40*np.random.rand(22)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax2 = ax.twinx()

#---------- look at below -----------

ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')

ax2.plot(time, temp, '-r')  # The true line in ax2
ax.plot(np.nan, '-r', label = 'temp')  # Make an agent in ax

ax.legend(loc=0)

#---------------done-----------------

ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ\,m^{-2}\,d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^\circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

剧情如下：

---

更新：添加更好的版本：

ax.plot(np.nan, '-r', label = 'temp')

当plot(0, 0) 可能会改变轴范围时，这不会做任何事情。

---

一个额外的分散示例

ax.scatter([], [], s=100, label = 'temp')  # Make an agent in ax
ax2.scatter(time, temp, s=10)  # The true scatter in ax2

ax.legend(loc=1, framealpha=1)

Answer 4

从 matplotlib 2.1 版开始，您可以使用图形图例。而不是ax.legend()，它会生成一个带有来自轴ax 的句柄的图例，可以创建一个图形图例

fig.legend(loc="右上角")

这将从图中的所有子图中收集所有句柄。由于是图例，所以会放在图的一角，loc参数是相对于图的。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0,10)
y = np.linspace(0,10)
z = np.sin(x/3)**2*98

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.plot(x,y, '-', label = 'Quantity 1')

ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(x,z, '-r', label = 'Quantity 2')
fig.legend(loc="upper right")

ax.set_xlabel("x [units]")
ax.set_ylabel(r"Quantity 1")
ax2.set_ylabel(r"Quantity 2")

plt.show()

为了将图例放回坐标区，需要提供bbox_to_anchor 和bbox_transform。后者将是图例应驻留的轴的轴变换。前者可能是由loc 定义的边缘坐标，以轴坐标给出。

fig.legend(loc="upper right", bbox_to_anchor=(1,1), bbox_transform=ax.transAxes)

Answer 5

一个可能适合您需求的快速破解..

取下盒子的框架并手动将两个图例放在一起。像这样的..

ax1.legend(loc = (.75,.1), frameon = False)
ax2.legend( loc = (.75, .05), frameon = False)

其中 loc 元组是从左到右和从下到上的百分比，表示图表中的位置。

Answer 6

我找到了以下官方 matplotlib 示例，它使用 host_subplot 在一个图例中显示多个 y 轴和所有不同的标签。无需解决方法。到目前为止我找到的最佳解决方案。 http://matplotlib.org/examples/axes_grid/demo_parasite_axes2.html

from mpl_toolkits.axes_grid1 import host_subplot
import mpl_toolkits.axisartist as AA
import matplotlib.pyplot as plt

host = host_subplot(111, axes_class=AA.Axes)
plt.subplots_adjust(right=0.75)

par1 = host.twinx()
par2 = host.twinx()

offset = 60
new_fixed_axis = par2.get_grid_helper().new_fixed_axis
par2.axis["right"] = new_fixed_axis(loc="right",
                                    axes=par2,
                                    offset=(offset, 0))

par2.axis["right"].toggle(all=True)

host.set_xlim(0, 2)
host.set_ylim(0, 2)

host.set_xlabel("Distance")
host.set_ylabel("Density")
par1.set_ylabel("Temperature")
par2.set_ylabel("Velocity")

p1, = host.plot([0, 1, 2], [0, 1, 2], label="Density")
p2, = par1.plot([0, 1, 2], [0, 3, 2], label="Temperature")
p3, = par2.plot([0, 1, 2], [50, 30, 15], label="Velocity")

par1.set_ylim(0, 4)
par2.set_ylim(1, 65)

host.legend()

plt.draw()
plt.show()

Answer 7

我不确定此功能是否是新功能，但您也可以使用 get_legend_handles_labels() 方法，而不是自己跟踪线条和标签：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

pi = np.pi

# fake data
time = np.linspace (0, 25, 50)
temp = 50 / np.sqrt (2 * pi * 3**2) \
        * np.exp (-((time - 13)**2 / (3**2))**2) + 15
Swdown = 400 / np.sqrt (2 * pi * 3**2) * np.exp (-((time - 13)**2 / (3**2))**2)
Rn = Swdown - 10

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')
ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(time, temp, '-r', label = 'temp')

# ask matplotlib for the plotted objects and their labels
lines, labels = ax.get_legend_handles_labels()
lines2, labels2 = ax2.get_legend_handles_labels()
ax2.legend(lines + lines2, labels + labels2, loc=0)

ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ\,m^{-2}\,d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^\circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

Answer 8

您可以通过添加以下行轻松添加第二个图例：

ax2.legend(loc=0)

你会得到这个：

但是，如果您想要一个图例上的所有标签，那么您应该这样做：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

time = np.arange(10)
temp = np.random.random(10)*30
Swdown = np.random.random(10)*100-10
Rn = np.random.random(10)*100-10

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

lns1 = ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
lns2 = ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')
ax2 = ax.twinx()
lns3 = ax2.plot(time, temp, '-r', label = 'temp')

# added these three lines
lns = lns1+lns2+lns3
labs = [l.get_label() for l in lns]
ax.legend(lns, labs, loc=0)

ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ\,m^{-2}\,d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^\circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

这会给你这个：