将两个 Sympy 图显示为两个 Matplotlib 子图答案

【问题标题】：Display two Sympy plots as two Matplotlib subplots将两个 Sympy 图显示为两个 Matplotlib 子图
【发布时间】：2017-10-18 13:04:12
【问题描述】：

这段代码

from sympy import *
x=Symbol('x')
p1 = plot(x**2,(x,-2,2))
p2 = plot(x**3,(x,-2,2))

产生两个单独的图。

我想用 matplotlib 将它们显示为子图，而不是两个单独的图：

import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure()
ax1 = fig.add_subplot(121)
ax2 = fig.add_subplot(122)
plt.show()

如何添加p1 和p2，以便它们在matplotlib 图中显示为子图？

【问题讨论】：

我可能错了。但 sympy 的情节似乎没有采用ax 参数，而且一切似乎都基于数字。我认为 matplotlib 的状态仍然是：合并多个图形至少是 hacky，不推荐。（对于这个例子，不直接使用 mpl 对我来说也没有多大意义；但对于你的实际任务可能会有所不同）。

标签： matplotlib sympy

【解决方案1】：

问题在于 sympy Plot 创建了自己的图形和轴。它并不意味着绘制到现有的轴。

但是，您可以在显示 sympy 图之前将绘图所绘制的坐标轴替换为现有坐标轴。

from sympy import Symbol,plot
import matplotlib.pyplot as plt

def move_sympyplot_to_axes(p, ax):
    backend = p.backend(p)
    backend.ax = ax
    backend.process_series()
    backend.ax.spines['right'].set_color('none')
    backend.ax.spines['bottom'].set_position('zero')
    backend.ax.spines['top'].set_color('none')
    plt.close(backend.fig)


x=Symbol('x')
p1 = plot(x**2,(x,-2,2), show=False)
p2 = plot(x**3,(x,-2,2), show=False)


fig, (ax,ax2) = plt.subplots(ncols=2)
move_sympyplot_to_axes(p1, ax)
move_sympyplot_to_axes(p2, ax2)

plt.show()

【讨论】：

这是我以后需要记住的。我已经检查了那些后端属性，但无法使用它们。你对 hacky 的定义是什么？不好的代码或担心即将发生的 matplotlib 更改？
@sascha 不，这在 matplotlib 方面很好。 hacky 我的意思是实际上没有任何 API 可以使用。该解决方案首先阻止 sympy “后端”绘制任何内容，然后人为地替换其属性之一，然后手动调用其 show 方法将执行的部分操作。所以，猴子补丁也很hacky。
这似乎在 Sympy 1.5 上被打破了，至少对我来说。我不得不用以下内容替换backend.process_series()：backend._process_series(backend.parent._series, ax, backend.parent)

【解决方案2】：

我的解决方案没有直接将p1、p2 添加到子图中。但是它们的 (x,y) 坐标会被捕获并使用。

import matplotlib.pyplot as plt
from sympy import symbols
import numpy as np

from sympy import symbols
from sympy.plotting import plot

# part 1
# uses symbolic plot of functions
x = symbols('x')

#p1, p2 = plot(x**2, x**3, (x, -2, 2))

# this plot will not show ...
# only produce 2 curves
p1, p2 = plot((x**2, (x, -2, 2)), \
                (x**3, (x, -2, 2)), \
                show=False)

# collect (x,y)'s of the unseen curves 
x1y1 = p1.get_points()  # array of 2D
x2y2 = p2.get_points() 

# part 2
# uses regular matplotlib to plot the data

fig = plt.figure(figsize=(8, 5))
ax1 = fig.add_subplot(121)
ax2 = fig.add_subplot(122)

# do subplot 1 
ax1.plot(x1y1[0], x1y1[1], 'g')  # plot x**2 in green
ax1.set_xlim([-2, 2])
ax1.set_xlabel('X1')
ax1.set_ylabel('Y1')
ax1.set_title('Line1')  # destroyed by another .title(); axis metho1

# do subplot 2
ax2.plot(x2y2[0], x2y2[1], 'r')  # plot x**3 in red
ax2.set_xlim([-2, 2])
ax2.set_xlabel('X2')
ax2.set_ylabel('Y2')
ax2.set_title('Line2')

fig.subplots_adjust(wspace=0.4) # set space between subplots

plt.show()

结果图：

【讨论】：

虽然不那么普遍，也许不是 OP 所要求的，但我认为在某些情况下这是可行的替代方案！
我试图在一个图中画一个圆圈，但 get_points 不太有效。
@DipanMehta 请将其作为一个新问题提出，以便更多人（包括我）可以提供帮助。

【解决方案3】：

您可以简单地使用 plotgrid 在一个图中获得 2 个或更多图。
另见：sympy.plotting.PlotGrid()

这是一个工作示例：

import sympy as sp
from matplotlib import pyplot as plt

# define functions
x = symbols('x')
f = sin(x)
g = cos(x)

# create separate plots
p1 = plot(f, show=False, xlim=(-pi, pi), line_color='blue', legend=True)
p2 = plot(g, show=False, xlim=(-pi, pi), line_color='red', legend=True)

# create a plotgrid with 2 rows and 1 column
plotgrid = sp.plotting.PlotGrid(2, 1, p1, p2, show=False, size=(5., 3.5))
plotgrid.show()

结果图：

【讨论】：