详解 matplotlib 中的两种标注方法

触摸壹缕阳光

发布于 2020-08-25 10:22:07

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发布于 2020-08-25 10:22:07

文章被收录于专栏：AI机器学习与深度学习算法AI机器学习与深度学习算法

在二维坐标图中我们经常对绘制的图形进行标注。在 matplotlib 中比较常用的有text和annotate两种标注方法，其中：

text称为无指向型标注，标注仅仅包含注释的文本内容；
annotate称为指向型注释，标注不仅包含注释的文本内容还包含箭头指向，能够突显细节；

plt.text()

plt.text(x, y, s, fontdict = None, **kwargs)

其中：

x, y 为标注文本在绘图区域中的位置；
s 为标注文本的内容；
fontdict 为文本属性的字典，如果 fontdict 为 None，则使用默认的文本属性；
**kwargs 可以使用键值对的形式替换 fontdict 中的文本属性；

fontdict 中常见的文本属性参数（其中 [] 为可选参数）：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 300)
y = np.cos(x)
plt.plot(x, y)
plt.text(0, 0.75, r'max', fontdict = {
    'family': 'Times New Roman', # 标注文本字体
    'fontsize': 20, # 文本大小
    'fontweight': 'bold', # 字体粗细
    'fontstyle': 'italic', # 字体风格
    'color': 'red',  # 文本颜色
    'backgroundcolor': 'blue', # 背景颜色
    'bbox': {'boxstyle':'round'} # 椭圆外框
})

plt.text(-3, 0.75, r'$cos(x)$',
         family = 'Times New Roman', # 标注文本字体
         fontsize = 18, # 文本大小
         fontweight = 'bold', # 字体粗细
         color = 'green' # 文本颜色
)

plt.plot(-3, 0.75, 'x', color = 'r')
plt.show()

其中的 max 和

cos(x)

两个文本就是无指向型标注。这里需要注意：

matplotlib 支持 LaTex，因此标注文本的内容可以是数学公式。如果想要标注文本内容为数学公式，只需要在$之间输入 LaTex 语法即可。比如标注的公式为，只需要将标注文本的内容改成r'y = x^2
在

cos(x)

的文本的旁边有一个红色的 x，这个 x 的位置和文本标注的位置都是 (-3, 0.75)，可以看出标注文本中的 x 和 y 坐标就是标注文本左下角的位置；

plt.annotate()

annotate称为指向型注释，标注不仅包含注释的文本内容还包含箭头指向，matplotlib 中还有一个只能实现箭头标注的plt.arrow()函数，但是由于它生成的是 SVG 向量对象，因此会随着绘制图形的分辨率变化而变化，不太容易控制对应箭头的位置。「所以，如果要实现带有箭头的标注功能，一般使用plt.annotate()函数，如果只使用箭头标注，可以将plt.annotate()函数中标注文本的内容设置为空。」

plt.annotate(s, xy, *args, **kwargs)

其中：

s 为标注文本的内容；
xy 为标注箭头的开始坐标 (x, y)；
*args 为 xytext = (x, y) 标注文本的坐标；
**kwargs 主要为字典类型的 arrowprops 参数和键值对形式的 fontdict 中的任何参数；

fontdict 中的参数在介绍plt.text()无指向标注的时候提到过，这里不再赘述。arrowprops 中常见的箭头属性参数：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 300)
y = np.cos(x)
plt.plot(x, y)
plt.annotate(r'$max$', xy = (0, 1), xytext = (0, 0.75),
             arrowprops = {
                'headwidth': 10, # 箭头头部的宽度
                'headlength': 5, # 箭头头部的长度
                'width': 4, # 箭头尾部的宽度
                'facecolor': 'r', # 箭头的颜色
                'shrink': 0.1, # 从箭尾到标注文本内容开始两端空隙长度
             },
             family='Times New Roman',  # 标注文本字体为Times New Roman
             fontsize=18,  # 文本大小为18
             fontweight='bold',  # 文本为粗体
             color='green',  # 文本颜色为红色
             # ha = 'center' # 水平居中
)

plt.plot(0, 1, 'x', color = 'r')
plt.plot(0, 0.75, 'x', color = 'r')

plt.show()