dajunma21

Matlab里做多给轴的函数很直接,双轴是plotyy, 三轴是plotyyy, 四轴是plot4y,更多应该是multiplotyyy。

而matplotlib似乎可以用figure.add_axes()来实现,探索中……


多轴绘制的图层原理

关于Matplotlib的图层

图层可分为四种

  • Canvas层 画布层 位于最底层,用户一般接触不到。 matplotlib.pyplot就是一个canvas层
  • Figure层 图像层 建立在Canvas之上。 plt.figure()就是一个figure层
  • Axes层 坐标层 建立在Figure之上。fig.add_axes(ax)就加一个Axes层ax在figure上,这时就可以画出一个空白的坐标了。
  • plot层 绘制层 坐标轴、图例等辅助信息层以及图像层都是建立在Axes之上

【2018-5-14】

多轴的绘制要用到有两种方法可以实现,一是用主轴和寄生轴的方法,即mpl_toolkits.axisartist.parasite_axes里的HostAxes,和ParasiteAxes。 另一种是用twinx(),结合mpl_toolkits.axes_grid1里的host_subplot。 这里用寄生轴的方法实现。

首先是要创建主轴用HostAxes(figure,[ 左,下,宽,高 ]) 然后寄生出独立的y轴来,并共享x轴。独立的y轴对应独立的曲线 将寄生轴加入主轴的列表

第一根寄生轴可以直接借用原坐标的右轴,所以不需要新增轴 如果需要两个以上的y轴,第三个y轴就要新建固定轴了,要用到get_grid_helper().new_fixed_axis 设置第三及更多Y轴的偏移量 将主轴装载到figure上 设置轴的外面特性,比如颜色,刻度范围等

 

from mpl_toolkits.axisartist.parasite_axes import HostAxes, ParasiteAxes
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig = plt.figure(1) #定义figure,(1)中的1是什么
ax_cof = HostAxes(fig, [0, 0, 0.9, 0.9])  #用[left, bottom, weight, height]的方式定义axes,0 <= l,b,w,h <= 1

#parasite addtional axes, share x
ax_temp = ParasiteAxes(ax_cof, sharex=ax_cof)
ax_load = ParasiteAxes(ax_cof, sharex=ax_cof)
ax_cp = ParasiteAxes(ax_cof, sharex=ax_cof)
ax_wear = ParasiteAxes(ax_cof, sharex=ax_cof)

#append axes
ax_cof.parasites.append(ax_temp)
ax_cof.parasites.append(ax_load)
ax_cof.parasites.append(ax_cp)
ax_cof.parasites.append(ax_wear)



#invisible right axis of ax_cof
ax_cof.axis[\'right\'].set_visible(False)
ax_cof.axis[\'top\'].set_visible(False)
ax_temp.axis[\'right\'].set_visible(True)
ax_temp.axis[\'right\'].major_ticklabels.set_visible(True)
ax_temp.axis[\'right\'].label.set_visible(True)

#set label for axis
ax_cof.set_ylabel(\'cof\')
ax_cof.set_xlabel(\'Distance (m)\')
ax_temp.set_ylabel(\'Temperature\')
ax_load.set_ylabel(\'load\')
ax_cp.set_ylabel(\'CP\')
ax_wear.set_ylabel(\'Wear\')

load_axisline = ax_load.get_grid_helper().new_fixed_axis
cp_axisline = ax_cp.get_grid_helper().new_fixed_axis
wear_axisline = ax_wear.get_grid_helper().new_fixed_axis

ax_load.axis[\'right2\'] = load_axisline(loc=\'right\', axes=ax_load, offset=(40,0))
ax_cp.axis[\'right3\'] = cp_axisline(loc=\'right\', axes=ax_cp, offset=(80,0))
ax_wear.axis[\'right4\'] = wear_axisline(loc=\'right\', axes=ax_wear, offset=(120,0))

fig.add_axes(ax_cof)

\'\'\' #set limit of x, y
ax_cof.set_xlim(0,2)
ax_cof.set_ylim(0,3)
\'\'\'

curve_cof, = ax_cof.plot([0, 1, 2], [0, 1, 2], label="CoF", color=\'black\')
curve_temp, = ax_temp.plot([0, 1, 2], [0, 3, 2], label="Temp", color=\'red\')
curve_load, = ax_load.plot([0, 1, 2], [1, 2, 3], label="Load", color=\'green\')
curve_cp, = ax_cp.plot([0, 1, 2], [0, 40, 25], label="CP", color=\'pink\')
curve_wear, = ax_wear.plot([0, 1, 2], [25, 18, 9], label="Wear", color=\'blue\')


ax_temp.set_ylim(0,4)
ax_load.set_ylim(0,4)
ax_cp.set_ylim(0,50)
ax_wear.set_ylim(0,30)

ax_cof.legend()

#轴名称,刻度值的颜色
#ax_cof.axis[\'left\'].label.set_color(ax_cof.get_color())
ax_temp.axis[\'right\'].label.set_color(\'red\')
ax_load.axis[\'right2\'].label.set_color(\'green\')
ax_cp.axis[\'right3\'].label.set_color(\'pink\')
ax_wear.axis[\'right4\'].label.set_color(\'blue\')

ax_temp.axis[\'right\'].major_ticks.set_color(\'red\')
ax_load.axis[\'right2\'].major_ticks.set_color(\'green\')
ax_cp.axis[\'right3\'].major_ticks.set_color(\'pink\')
ax_wear.axis[\'right4\'].major_ticks.set_color(\'blue\')

ax_temp.axis[\'right\'].major_ticklabels.set_color(\'red\')
ax_load.axis[\'right2\'].major_ticklabels.set_color(\'green\')
ax_cp.axis[\'right3\'].major_ticklabels.set_color(\'pink\')
ax_wear.axis[\'right4\'].major_ticklabels.set_color(\'blue\')

ax_temp.axis[\'right\'].line.set_color(\'red\')
ax_load.axis[\'right2\'].line.set_color(\'green\')
ax_cp.axis[\'right3\'].line.set_color(\'pink\')
ax_wear.axis[\'right4\'].line.set_color(\'blue\')

plt.show()

结果是这样的:

 



以下是摸索过程中的练习,给自己纪录一下。
用一个修改了的官方例子来说明一下, jupyter notebook 代码如下:
%matplotlib inline

from mpl_toolkits.axisartist.parasite_axes import HostAxes, ParasiteAxes
import matplotlib.pyplot as plt


fig = plt.figure(1)


host = HostAxes(fig, [0.15, 0.1, 0.65, 0.8])
par1 = ParasiteAxes(host, sharex=host)
par2 = ParasiteAxes(host, sharex=host)
host.parasites.append(par1)
host.parasites.append(par2)


host.set_ylabel(\'Denstity\')
host.set_xlabel(\'Distance\')


host.axis[\'right\'].set_visible(False)
par1.axis[\'right\'].set_visible(True)
par1.set_ylabel(\'Temperature\')


par1.axis[\'right\'].major_ticklabels.set_visible(True)
par1.axis[\'right\'].label.set_visible(True)


par2.set_ylabel(\'Velocity\')
offset = (60, 0)
new_axisline = par2._grid_helper.new_fixed_axis  # "_grid_helper"与"get_grid_helper()"等价,可以代替

#new_axisline = par2.get_grid_helper().new_fixed_axis  # 用"get_grid_helper()"代替,结果一样,区别目前不清楚
par2.axis[\'right2\'] = new_axisline(loc=\'right\', axes=par2, offset=offset)


fig.add_axes(host)


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


host.set_xlabel(\'Distance\')
host.set_ylabel(\'Density\')
host.set_ylabel(\'Temperature\')


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(1,60)


host.legend()
#轴名称,刻度值的颜色
host.axis[\'left\'].label.set_color(p1.get_color())
par1.axis[\'right\'].label.set_color(p2.get_color())
par2.axis[\'right2\'].label.set_color(p3.get_color())
par2.axis[\'right2\'].major_ticklabels.set_color(p3.get_color()) #刻度值颜色
par2.axis[\'right2\'].set_axisline_style(\'-|>\',size=1.5) #轴的形状色
par2.axis[\'right2\'].line.set_color(p3.get_color()) #轴的颜色

结果图是这样:

 

尝试引入浮动坐标轴来实现多轴,但貌似浮动的纵轴如果在坐标边界右边就不能显示出来了,

update: 浮动轴应该是只能在原坐标内显示,要增加纵轴,像matplab中plotyyy函数那样的纵轴要用固定轴,与浮动轴对应函数是ax.new_fixed_axis(location, offset)

代码如下:

import mpl_toolkits.axisartist as AA
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
fig = plt.figure(1) #定义figure,(1)中的1是什么
ax = AA.Axes(fig, [0, 0, 0.9, 0.9])  #用[left, bottom, weight, height]的方式定义axes,0 <= l,b,w,h <= 1
fig.add_axes(ax)

#用Subplot的方式定义
ax1 = AA.Subplot(fig,211)
fig.add_axes(ax1)

#控制,t,b,r,l轴的显示与否
ax.axis["right"].set_visible(False)
ax.axis["top"].set_visible(False)
ax1.axis[\'bottom\'].set_visible(False)
ax1.axis[\'left\'].set_visible(False)

#浮动轴,nth_coord=0是横轴,=1是纵轴,value是交叉点
ax.axis[\'x=0.5\'] = ax.new_floating_axis(nth_coord=1, value=0.5)
ax.axis[\'x=0.5\'].set_axisline_style(\'->\', size=1.5)  #坐标带箭头

#增加y轴,用new_fixed_axis(location, offset(右多少,上多少))
ax.axis[\'right2\'] = ax.new_fixed_axis(loc=\'right\',
offset=(50,0))

结果如下

 

 

 

 

 

试验过程中发现一隐藏功能

jupyter notebook 码如下:

%matplotlib inline

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fig = plt.figure()

t = np.arange(0.0, 1.0, 0.01)
s = np.sin(2 * np.pi * t)
c = np.cos(2 * np.pi * t)

ax1 = fig.add_axes([0, 0, 0.8, 0.5])
line1, = ax1.plot(t, s, color=\'blue\', lw=2)
ax2 = fig.add_axes([0, 0, 0.8, 0.5])
line2, = ax2.plot(t, c, color=\'blue\', lw=2)

plt.show()

执行后跳出一提醒:

X:\anaconda3\lib\site-packages\matplotlib\cbook\deprecation.py:106: MatplotlibDeprecationWarning: Adding an axes using the same arguments as a 
previous axes currently reuses the earlier instance. In a future version, a new instance will always be created and returned. Meanwhile, this
warning can be suppressed, and the future behavior ensured, by passing a unique label to each axes instance. warnings.warn(message, mplDeprecation, stacklevel=1)
图的效果是


因为参数一样,把两图给合并显示了,如果 ax2 = fig.add_axes([0, 0, 0.8, 0.5])中的l,b,w,h有一个不一样,后定义的直接遮盖前面定义,或加上去的axes

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