使用 matplotlib 从 TeX 创建数学表达式的图像

Question

使用 python 库 matplotlib，我发现了可以解决这个问题的方法：
Displaying (nicely) an algebraic expression in PyQt by using matplotlibs TeX markup。

我想做的是从我的 python 程序中获取表示数学表达式的 TeX 代码，并将其保存到可以在我的 PyQt GUI 中显示的图像中，而不是以丑陋的纯文本显示方程。

本质上是这样的......

import matplotlib.pyplot as plt
formula = '$x=3^2$'

fig = plt.figure()
fig.text(0,0,formula)
fig.savefig('formula.png')

但是，pyplot 模块主要用于显示图形和绘图，而不是我需要的文本样本。该代码的结果通常是一个巨大的白色空白图像左下角的一小段文本。
如果我的公式涉及分数，因此需要向下的空间，它会被截断，如下图所示。

请注意，这显示的是空白图像；查看显示屏左侧
Fraction at coordinate (0,0) truncated and surrounded by whitespace

我相信我可以创建一个非常大（空间明智）的图形，将公式写在空白图的中间，保存它，然后使用像素分析将其修剪为尽可能小的图像，但这似乎相当粗制滥造。

绘图是 matplotlib 的唯一预期输出吗？
有没有什么专门用​​于输出方程式，不需要我担心文本的所有额外空间或位置？

谢谢！

Answer 1

诀窍是先渲染文本，然后得到它的边界框，最后调整图形大小和文本在新图形中的垂直位置。这会保存两次图形，但在任何文本引擎中都很常见，只有在文本渲染后才能正确获得正确的边界框和其他参数。

import pylab

formula = r'$x=3^2, y = \frac{1}{\frac{2}{3}}, %s$' % ('test' * 20)

fig = pylab.figure()
text = fig.text(0, 0, formula)

# Saving the figure will render the text.
dpi = 300
fig.savefig('formula.png', dpi=dpi)

# Now we can work with text's bounding box.
bbox = text.get_window_extent()
width, height = bbox.size / float(dpi) + 0.005
# Adjust the figure size so it can hold the entire text.
fig.set_size_inches((width, height))

# Adjust text's vertical position.
dy = (bbox.ymin/float(dpi))/height
text.set_position((0, -dy))

# Save the adjusted text.
fig.savefig('formula.png', dpi=dpi)

0.005 常量被添加到 width 和 height 中，因为显然，对于某些文本，Matplotlib 会返回一个略微低估的边界框，即小于所需的值。

Answer 2

可以使用figure.suptitle 正确放置图中的文本并指定合理的对齐方式，使文本位于左上角并向下和向右延伸（相对于指定的 x 和 y 坐标）。

fig = plt.Figure()
fig.suptitle('TeX', 
             horizontalalignment = 'left',
             verticalalignment='top', 
             x=0.01, y = 0.99)

可以封装在Qt Widget中，FigureCanvasQTAgg在程序中显示。

canvas = FigureCanvasQTAgg(fig) #Treated as QWidget
canvas.draw()

但是，画布和图形仍然不知道文本的大小，因此仍然可能太大而导致空白，或者太小而导致截断。这对我的程序来说很好，但不像 mmgp 那样满足问题。

Answer 3

怎么样

import matplotlib.pyplot as plt

params = {
      'figure.figsize': [2,2],
     }
plt.rcParams.update(params)

formula = r'$x=\frac{3}{100}$'

fig = plt.figure()
fig.text(0.5,0.5,formula)

plt.savefig('formula.png')

matplotlib text() 函数的前两个参数设置文本的位置（介于 0 和 1 之间，因此两者的 0.5 使您的文本位于中间。）

您可以通过设置 rc 参数来更改字体和文本大小等各种内容。见http://matplotlib.org/users/customizing.html。我已经编辑了图形大小的 rc 参数，但您可以更改默认值，因此您不必每次都这样做。