【matplotlib基础】--几何图形-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【matplotlib基础】--几何图形。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

除了绘制各类分析图形（比如柱状图，折线图，饼图等等）以外，matplotlib 也可以在画布上任意绘制各类几何图形。
这对于计算机图形学、几何算法和计算机辅助设计等领域非常重要。

matplitlib 中的 patches 类提供了丰富的几何对象，
本篇抛砖引玉，介绍其中几种常用的几何图形绘制方法。

其实matplitlib封装的各种现成的图形对象（柱状图，折线图，饼图等等）本质也是基于 patches 来绘制的。

1. 多边形类

多边形可以用在地理信息图表中，用来表示地理区域的边界或地理要素的形状；
也可以用来展示数据的分布区域或边界，比如用在散点图中。

几种常用的多边形绘制方式如下：

1.1. 矩形

绘制矩形用Rectangle对象。

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对象的主要参数：

xy：矩形的起始点，也就是左下角的点
height：矩形的高
width：矩形的宽，高和宽设置一样就是正方形
angle：沿着起始点，逆时针旋转的角度
color：矩形的颜色，默认蓝色

代码运行效果：
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1.2. 任意多边形

任意多边形比较简单，给Polygon对象传入多边形的各个顶点即可。

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')
#四边形
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对象的主要参数：

xy：多边形各个顶点的列表
color：多边形的颜色，默认蓝色

代码运行效果：
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1.3. 正多边形

虽然用Polygon对象也可以绘制正多边形，但是需要计算各个顶点的坐标位置，很麻烦。
matplotlib提供了专门绘制正多边形的对象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对象的主要参数：

xy：正多边形的中心点坐标
radius：正多边形的外接圆半径
resolution：正多边形的边数
color：正多边形的颜色，默认蓝色

代码运行效果：
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2. 圆形类

圆形类也是使用比较多的形状。

2.1. 圆和椭圆

绘制圆和椭圆分别用Circle和Ellipse对象。

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对象的主要参数：

xy：圆心坐标
radius：圆的半径
color：圆的颜色，默认蓝色

Ellipse对象的主要参数：

xy：椭圆心坐标
height：椭圆的高度
width：椭圆的宽度
color：椭圆的颜色，默认蓝色

**PS. **当椭圆的height和width设置一样时，椭圆就是圆了。

代码运行效果：
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3. 圆弧和扇形

除了完整的圆，也可以绘制弧形（Arc对象）和扇形（Wedge对象）。

fig = plt.figure(figsize=[6, 6])
ax = fig.add_subplot(111)

#圆弧
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对象的主要参数：

xy：圆弧的圆心坐标
width：圆弧的宽度
height：圆弧的高度
angle：圆弧朝向的角度，逆时针旋转
theta1：圆弧开始的角度，逆时针旋转
theta2：圆弧结束的角度，逆时针旋转
linewidth：圆弧的粗细
color：圆弧的颜色，默认蓝色

PS. width和height相等时，圆弧相当于是圆的一段，不相等时，圆弧相当于是椭圆的一段。
圆弧开始的角度其实就是 angle+theta1，结束的角度是angle+theta2。

Wedge对象的主要参数：

xy：扇形的圆心坐标
r：扇形的半径
theta1：扇形开始的角度，逆时针旋转
theta2：扇形结束的角度，逆时针旋转
color：扇形的颜色，默认蓝色

代码运行效果：（本来想画个鱼钩钓鱼的抽象效果的，：））
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4. 箭头

箭头也是一种比较常用的图形，可用来标注和指示数据的方向或关联性，比如增长或下降趋势；
还可以用来表示数据流向或关系。

matplotlib中用Arrow对象来绘制箭头。

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对象的主要参数：