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Matplotlib繪圖基礎(chǔ)之幾何圖形的繪制詳解

更新時(shí)間：2023年08月09日 09:11:16 作者：databook

除了繪制各類分析圖形（比如柱狀圖，折線圖，餅圖等等）以外，matplotlib?也可以在畫布上任意繪制各類幾何圖形，下面小編就來(lái)和大家講講如何繪制常見(jiàn)的幾種幾何圖形吧

1. 多邊形類

多邊形可以用在地理信息圖表中，用來(lái)表示地理區(qū)域的邊界或地理要素的形狀；

也可以用來(lái)展示數(shù)據(jù)的分布區(qū)域或邊界，比如用在散點(diǎn)圖中。

幾種常用的多邊形繪制方式如下：

1.1. 矩形

繪制矩形用Rectangle對(duì)象。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as mptch
fig = plt.figure(figsize=[6, 6])
ax = fig.add_subplot(111)
r1 = mptch.Rectangle(xy=(0.2, 0.3), 
                     height=0.5,
                     width=0.7,
                     color="lightblue")
r2 = mptch.Rectangle(xy=(0.4, 0.6),
                     height=0.3,
                     width=0.2,
                     angle=60,
                     color="lightgreen")
ax.add_patch(r1)
ax.add_patch(r2)
plt.show()

Rectangle對(duì)象的主要參數(shù)：

xy：矩形的起始點(diǎn)，也就是左下角的點(diǎn)
height：矩形的高
width：矩形的寬，高和寬設(shè)置一樣就是正方形
angle：沿著起始點(diǎn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度
color：矩形的顏色，默認(rèn)藍(lán)色

代碼運(yùn)行效果：

1.2. 任意多邊形

任意多邊形比較簡(jiǎn)單，給Polygon對(duì)象傳入多邊形的各個(gè)頂點(diǎn)即可。

fig = plt.figure(figsize=[6, 6])
ax = fig.add_subplot(111)
#三角形
p1 = mptch.Polygon(xy=[(0.1, 0.1), (0.4, 0.1), (0.3, 0.6)], 
                   color='lightblue')
#四邊形
p2 = mptch.Polygon(xy=[(0.5, 0.5), (0.9, 0.5),  (0.9, 0.1), (0.6, 0.2)], 
                   color='lightgreen')
ax.add_patch(p1)
ax.add_patch(p2)
plt.show()

Polygon對(duì)象的主要參數(shù)：

xy：多邊形各個(gè)頂點(diǎn)的列表
color：多邊形的顏色，默認(rèn)藍(lán)色

代碼運(yùn)行效果：

1.3. 正多邊形

雖然用Polygon對(duì)象也可以繪制正多邊形，但是需要計(jì)算各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)位置，很麻煩。

matplotlib提供了專門繪制正多邊形的對(duì)象CirclePolygon。

fig = plt.figure(figsize=[6, 6])
ax = fig.add_subplot(111)
p1 = mptch.CirclePolygon(xy=(0.3, 0.3), 
                         radius=0.2, 
                         resolution=6, 
                         color='lightgreen')
p2 = mptch.CirclePolygon(xy=(0.6, 0.6), 
                         radius=0.2, 
                         resolution=8, 
                         color='lightblue')
ax.add_patch(p1)
ax.add_patch(p2)
plt.show()

CirclePolygon對(duì)象的主要參數(shù)：

xy：正多邊形的中心點(diǎn)坐標(biāo)
radius：正多邊形的外接圓半徑
resolution：正多邊形的邊數(shù)
color：正多邊形的顏色，默認(rèn)藍(lán)色

代碼運(yùn)行效果：

2. 圓形類

圓形類也是使用比較多的形狀。

2.1. 圓和橢圓

繪制圓和橢圓分別用Circle和Ellipse對(duì)象。

fig = plt.figure(figsize=[6, 6])
ax = fig.add_subplot(111)
c = mptch.Circle(xy=(0.5, 0.5), 
                 radius=0.4, 
                 color="lightblue")
e = mptch.Ellipse(xy=(0.5, 0.5), 
                  height=0.3, 
                  width=0.4, 
                  color="lightgreen")
ax.add_patch(c)
ax.add_patch(e)
plt.show()

Circle對(duì)象的主要參數(shù)：

xy：圓心坐標(biāo)
radius：圓的半徑
color：圓的顏色，默認(rèn)藍(lán)色

Ellipse對(duì)象的主要參數(shù)：

xy：橢圓心坐標(biāo)
height：橢圓的高度
width：橢圓的寬度
color：橢圓的顏色，默認(rèn)藍(lán)色

**PS. **當(dāng)橢圓的height和width設(shè)置一樣時(shí)，橢圓就是圓了。

代碼運(yùn)行效果：

3. 圓弧和扇形

除了完整的圓，也可以繪制弧形（Arc對(duì)象）和扇形（Wedge對(duì)象）。

fig = plt.figure(figsize=[6, 6])
ax = fig.add_subplot(111)
#圓弧
a = mptch.Arc(xy=(0.4, 0.7), 
              width=0.5, height=0.5, 
              angle=270, 
              theta1=0, theta2=120, 
              linewidth=10, 
              color="lightblue")
#扇形
w = mptch.Wedge(center=(0.3, 0.5), 
                r=0.2, 
                theta1=30, theta2=330, 
                color="lightgreen")
ax.add_patch(a)
ax.add_patch(w)
plt.show()

Arc對(duì)象的主要參數(shù)：

xy：圓弧的圓心坐標(biāo)
width：圓弧的寬度
height：圓弧的高度
angle：圓弧朝向的角度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
theta1：圓弧開(kāi)始的角度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
theta2：圓弧結(jié)束的角度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
linewidth：圓弧的粗細(xì)
color：圓弧的顏色，默認(rèn)藍(lán)色

PS. width和height相等時(shí)，圓弧相當(dāng)于是圓的一段，不相等時(shí)，圓弧相當(dāng)于是橢圓的一段。

圓弧開(kāi)始的角度其實(shí)就是 angle+theta1，結(jié)束的角度是angle+theta2。

Wedge對(duì)象的主要參數(shù)：

xy：扇形的圓心坐標(biāo)
r：扇形的半徑
theta1：扇形開(kāi)始的角度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
theta2：扇形結(jié)束的角度，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
color：扇形的顏色，默認(rèn)藍(lán)色

代碼運(yùn)行效果：（本來(lái)想畫個(gè)魚(yú)鉤釣魚(yú)的抽象效果的，：））

4. 箭頭

箭頭也是一種比較常用的圖形，可用來(lái)標(biāo)注和指示數(shù)據(jù)的方向或關(guān)聯(lián)性，比如增長(zhǎng)或下降趨勢(shì)；

還可以用來(lái)表示數(shù)據(jù)流向或關(guān)系。

matplotlib中用Arrow對(duì)象來(lái)繪制箭頭。

fig = plt.figure(figsize=[6, 6])
ax = fig.add_subplot(111)
x, y, dx, dy  = 0.1, 0.2, 0.2, 0.2
a1 = mptch.Arrow(x=x, y=y, 
                 dx=dx, dy=dy, 
                 width=0.2, color="lightblue")
a2 = mptch.Arrow(x=x+dx, y=y+dy, 
                 dx=dx, dy=dy, 
                 width=0.4, color="lightgreen")
ax.add_patch(a1)
ax.add_patch(a2)
plt.show()

Arrow對(duì)象的主要參數(shù)：