如何为多色线创建基本图例？
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【中文标题】如何为多色线创建基本图例？【英文标题】：How to create a basic legend to a multicolored line? 【发布时间】：2019-08-26 16:24:45 【问题描述】：我目前正在完成一个更大的项目，最后一部分是在彩色线条的图中添加一个简单的图例。该行仅包含两种不同的颜色。
下图显示了创建时的情节。
下一张图片显示了相同的图，分辨率更高。
该图显示了地球和火星之间的距离随时间的变化。在 3 月到 8 月，这条线是橙色的，其他月份是蓝色的。图例应该出现在绘图右上角的一个简单框中，显示每个使用颜色的标签。像this 这样的东西会很好。
绘图的数据来自我命名为master_array 的巨大矩阵。在显示此问题所涉及的情节之前，它包含一些任务所必需的更多信息。
对于我正在努力解决的情节而言，重要的是第 0、1 和 6 列包含日期、相关日期的行星之间的距离，在第 6 列中，我设置了一个标志来确定给定点是否属于“三月到八月” ' 设置与否（0 用于 9 月至 2 月/“冬季”，1 用于 3 月至 8 月/“夏季”）。 master_array 是一个 numpy 数组，dtype 是 float64。它包含大约 45k 个数据点。
看起来像：
In [3]: master_array
Out[3]:
array([[ 1.89301010e+07, 1.23451036e+00, -8.10000000e+00, ...,
1.00000000e+00, 1.00000000e+00, 1.89300000e+03],
[ 1.89301020e+07, 1.24314818e+00, -8.50000000e+00, ...,
2.00000000e+00, 1.00000000e+00, 1.89300000e+03],
[ 1.89301030e+07, 1.25179997e+00, -9.70000000e+00, ...,
3.00000000e+00, 1.00000000e+00, 1.89300000e+03],
...,
[ 2.01903100e+07, 1.84236878e+00, 7.90000000e+00, ...,
1.00000000e+01, 3.00000000e+00, 2.01900000e+03],
[ 2.01903110e+07, 1.85066892e+00, 5.50000000e+00, ...,
1.10000000e+01, 3.00000000e+00, 2.01900000e+03],
[ 2.01903120e+07, 1.85894904e+00, 9.40000000e+00, ...,
1.20000000e+01, 3.00000000e+00, 2.01900000e+03]])
这是获取我在开头描述的情节的函数：
def md_plot3(dt64=np.array, md=np.array, swFilter=np.array):
""" noch nicht fertig """
y, m, d = dt64.astype(int) // np.c_[[10000, 100, 1]] % np.c_[[10000, 100, 100]]
dt64 = y.astype('U4').astype('M8') + (m-1).astype('m8[M]') + (d-1).astype('m8[D]')
cmap = ListedColormap(['b','darkorange'])
plt.figure('zeitlich-global betrachtet')
plt.title("Marsdistanz unter Berücksichtigung der Halbjahre der steigenden und sinkenden Temperaturen",
loc='left', wrap=True)
plt.xlabel("Zeit in Jahren\n")
plt.xticks(rotation = 45)
plt.ylabel("Marsdistanz in AE\n(1 AE = 149.597.870,7 km)")
# plt.legend(loc='upper right', frameon=True) # worked formerly
ax=plt.gca()
plt.style.use('seaborn-whitegrid')
#convert dates to numbers first
inxval = mdates.date2num(dt64)
points = np.array([inxval, md]).T.reshape(-1,1,2)
segments = np.concatenate([points[:-1],points[1:]], axis=1)
lc = LineCollection(segments, cmap=cmap, linewidth=3)
# set color to s/w values
lc.set_array(swFilter)
ax.add_collection(lc)
loc = mdates.AutoDateLocator()
ax.xaxis.set_major_locator(loc)
ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.AutoDateFormatter(loc))
ax.autoscale_view()
在较大的脚本中还有另一个函数（散点图）来标记曲线的最小值和最大值，但我想这在这里并不那么重要。
我已经尝试this 生成了一个图例，它显示了一个垂直颜色条和一个标签，以及this question 的答案中描述的两个选项，因为它看起来更像我的目标但无法做到它适用于我的情况。
也许我应该补充一点，我只是 python 的初学者，这是我的第一个项目，所以我不熟悉 matplotlib 的更深层次的功能，这可能是我无法自定义上述答案的原因让它在我的情况下工作。
更新
感谢用户 ImportanceOfBeingErnest 的帮助，我做了一些改进：
import matplotlib.dates as mdates
from matplotlib.collections import LineCollection
from matplotlib.colors import ListedColormap
from matplotlib.lines import Line2D
def md_plot4(dt64=np.array, md=np.array, swFilter=np.array):
y, m, d = dt64.astype(int) // np.c_[[10000, 100, 1]] % np.c_[[10000, 100, 100]]
dt64 = y.astype('U4').astype('M8') + (m-1).astype('m8[M]') + (d-1).astype('m8[D]')
z = np.unique(swFilter)
cmap = ListedColormap(['b','darkorange'])
fig = plt.figure('Test')
plt.title("Test", loc='left', wrap=True)
plt.xlabel("Zeit in Jahren\n")
plt.xticks(rotation = 45)
plt.ylabel("Marsdistanz in AE\n(1 AE = 149.597.870,7 km)")
# plt.legend(loc='upper right', frameon=True) # worked formerly
ax=plt.gca()
plt.style.use('seaborn-whitegrid')
#plt.style.use('classic')
#convert dates to numbers first
inxval = mdates.date2num(dt64)
points = np.array([inxval, md]).T.reshape(-1,1,2)
segments = np.concatenate([points[:-1],points[1:]], axis=1)
lc = LineCollection(segments, array=z, cmap=plt.cm.get_cmap(cmap),
linewidth=3)
# set color to s/w values
lc.set_array(swFilter)
ax.add_collection(lc)
fig.colorbar(lc)
loc = mdates.AutoDateLocator()
ax.xaxis.set_major_locator(loc)
ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.AutoDateFormatter(loc))
ax.autoscale_view()
def make_proxy(zvalue, scalar_mappable, **kwargs):
color = scalar_mappable.cmap(scalar_mappable.norm(zvalue))
return Line2D([0, 1], [0, 1], color=color, **kwargs)
proxies = [make_proxy(item, lc, linewidth=2) for item in z]
ax.legend(proxies, ['Winter', 'Summer'])
plt.show()
md_plot4(dt64, md, swFilter)
+有什么好处：
它显示了一个图例，并根据标签显示了正确的颜色。
-还有什么需要优化的：
1) 图例不在方框中，图例的“线条”干扰了绘图的底层。正如用户 ImportanceOfBeingErnest 所说，这是由使用plt.style.use('seaborn-whitegrid') 引起的。因此，如果有一种方法可以将plt.style.use('seaborn-whitegrid') 与plt.style.use('classic') 的图例样式一起使用，那可能会有所帮助。
2）更大的问题是彩条。我在原始代码中添加了fig.colorbar(lc) 行，以实现我根据this answer 寻找的内容。
所以我尝试了其他一些更改：
我使用plt.style.use('classic') 来获得我需要的图例，但这让我失去了前面提到的plt.style.use('seaborn-whitegrid') 的漂亮风格。此外，我根据提到的answer 禁用了我之前添加的colorbar 行。
这是我得到的：
import matplotlib.dates as mdates
from matplotlib.collections import LineCollection
from matplotlib.colors import ListedColormap
from matplotlib.lines import Line2D
def md_plot4(dt64=np.array, md=np.array, swFilter=np.array):
y, m, d = dt64.astype(int) // np.c_[[10000, 100, 1]] % np.c_[[10000, 100, 100]]
dt64 = y.astype('U4').astype('M8') + (m-1).astype('m8[M]') + (d-1).astype('m8[D]')
z = np.unique(swFilter)
cmap = ListedColormap(['b','darkorange'])
#fig =
plt.figure('Test')
plt.title("Test", loc='left', wrap=True)
plt.xlabel("Zeit in Jahren\n")
plt.xticks(rotation = 45)
plt.ylabel("Marsdistanz in AE\n(1 AE = 149.597.870,7 km)")
# plt.legend(loc='upper right', frameon=True) # worked formerly
ax=plt.gca()
#plt.style.use('seaborn-whitegrid')
plt.style.use('classic')
#convert dates to numbers first
inxval = mdates.date2num(dt64)
points = np.array([inxval, md]).T.reshape(-1,1,2)
segments = np.concatenate([points[:-1],points[1:]], axis=1)
lc = LineCollection(segments, array=z, cmap=plt.cm.get_cmap(cmap),
linewidth=3)
# set color to s/w values
lc.set_array(swFilter)
ax.add_collection(lc)
#fig.colorbar(lc)
loc = mdates.AutoDateLocator()
ax.xaxis.set_major_locator(loc)
ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.AutoDateFormatter(loc))
ax.autoscale_view()
def make_proxy(zvalue, scalar_mappable, **kwargs):
color = scalar_mappable.cmap(scalar_mappable.norm(zvalue))
return Line2D([0, 1], [0, 1], color=color, **kwargs)
proxies = [make_proxy(item, lc, linewidth=2) for item in z]
ax.legend(proxies, ['Winter', 'Summer'])
plt.show()
md_plot4(dt64, md, swFilter)
+有什么好处：
它以我需要的方式显示图例。
它不再显示颜色条了。
-优化什么：
情节不再五彩缤纷。
传说也不是。
classic 样式不是我之前解释过的我想要的样式...
所以如果有人有好的建议，请告诉我！
我使用的是 numpy 版本 1.16.2 和 matplotlib 版本 3.0.3
【问题讨论】：
LineCollection.set_label() 对您有帮助吗？请注意，您之后必须调用 ax.legend() 你能再精确一点吗？当我添加这两行（包括一个参数）时，我得到TypeError: set_label() missing 1 required positional argument: 's'
好吧，set_label 是设置标签的函数调用，所以你必须在图例中给它你想要的标签作为字符串。 lc.set_label('a label for the legend')。 ax.legend() 然后将根据线条的外观及其标签生成图例。我从来没有使用过 LineCollections，所以我不知道会发生什么。
他的风格没有改变；所以可能你运行一些你需要关闭的交互式会话。至于为什么删除颜色条会删除您的颜色，我不知道。在原始帖子中也是如此，但在我的任何答案中都没有；需要检查差异。
好的，有一个funny bug。我更新了 original answer 以使其正常工作，即使您删除了颜色条。
【参考方案1】：
要在 matplotlib 中获得多色图，请标记您的图，然后调用 legend() 函数。以下示例代码取自link，但由于链接中断，这是帖子..
这里使用的图表是一条线，但同样的原理也适用于其他图表类型，从这个other SO answer可以看到
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
y = [2,4,6,8,10,12,14,16,18,20]
y2 = [10,11,12,13,14,15,16,17,18,19]
x = np.arange(10)
fig = plt.figure()
ax = plt.subplot(111)
ax.plot(x, y, label='$y = numbers')
ax.plot(x, y2, label='$y2 = other numbers')
plt.title('Legend inside')
ax.legend()
plt.show()
此代码将显示以下图像（图表内带有图例）
希望对你有帮助
【讨论】：
【参考方案2】：所以这里是如何为多色线创建基本图例的答案，包含每种使用的颜色的多个标签，并且在绘图旁边不显示颜色条（标准颜色条，图例中没有任何内容；请参阅更新原始问题有关问题的更多信息）：
感谢许多有用的 cmets，我想出为 LineCollection() 添加一个规范，以避免在通过禁用 fig.colorbar() 删除颜色条时出现单色线（另见 this）
要添加的附加参数（在本例中为“norm”）是norm=plt.Normalize(z.min(), z.max())，其中z 是包含负责段不同颜色的信息的数组。请注意，z 只需要为每种不同的颜色保存一个元素。这就是为什么我将 swFilter 数组（每个数据点包含一个标志）包装到 np.unique() 中。
要在不接触plt.style.use() 的框中获得正确的图例，我只需将正确的参数添加到ax.legend()。就我而言，一个简单的frameon=True 完成了这项工作。
结果如下：
代码如下：
import matplotlib.dates as mdates
from matplotlib.collections import LineCollection
from matplotlib.colors import ListedColormap
from matplotlib.lines import Line2D
def md_plot4(dt64=np.array, md=np.array, swFilter=np.array):
y, m, d = dt64.astype(int) // np.c_[[10000, 100, 1]] % np.c_[[10000, 100, 100]]
dt64 = y.astype('U4').astype('M8') + (m-1).astype('m8[M]') + (d-1).astype('m8[D]')
z = np.unique(swFilter)
cmap = ListedColormap(['b','darkorange'])
#fig =
plt.figure('Test')
plt.title("Marsdistanz unter Berücksichtigung der Halbjahre der steigenden und sinkenden Temperaturen\n",
loc='left', wrap=True)
plt.xlabel("Zeit in Jahren\n")
plt.xticks(rotation = 45)
plt.ylabel("Marsdistanz in AE\n(1 AE = 149.597.870,7 km)")
plt.tight_layout()
ax=plt.gca()
plt.style.use('seaborn-whitegrid')
#convert dates to numbers first
inxval = mdates.date2num(dt64)
points = np.array([inxval, md]).T.reshape(-1,1,2)
segments = np.concatenate([points[:-1],points[1:]], axis=1)
lc = LineCollection(segments, array=z, cmap=plt.cm.get_cmap(cmap),
linewidth=3, norm=plt.Normalize(z.min(), z.max()))
# set color to s/w values
lc.set_array(swFilter)
ax.add_collection(lc)
loc = mdates.AutoDateLocator()
ax.xaxis.set_major_locator(loc)
ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.AutoDateFormatter(loc))
ax.autoscale_view()
def make_proxy(zvalue, scalar_mappable, **kwargs):
color = scalar_mappable.cmap(scalar_mappable.norm(zvalue))
return Line2D([0, 1], [0, 1], color=color, **kwargs)
proxies = [make_proxy(item, lc, linewidth=2) for item in z]
ax.legend(proxies, ['Halbjahr der sinkenden \nTemperaturen',
'Halbjahr der steigenden \nTemperaturen'], frameon=True)
plt.show()
md_plot4(dt64, md, swFilter)
请注意，我添加了plt.tight_layout() 以确保在窗口模式下显示绘图的标题和轴的描述而没有任何截断。
新问题现在（由于添加 tight_layout()）是绘图被水平压缩，即使绘图右侧有很多可用空间（颜色条所在的位置）调用时出现）。
这需要另一个修复，但目前我不知道如何解决。因此，如果有人知道如何防止绘图标题和轴的描述在窗口模式下被截断，如果您发表评论，我将不胜感激。
【讨论】：
以上是关于如何为多色线创建基本图例？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章