Matplotlib 简明教程

Matplotlib - Path Effects

路径效果是指在计算机图形中操作路径（路线）的方式。“路径”是使用绘图工具创建的线或形状，“路径效果”允许您对该线或形状应用各种修改。

想象一下，你画了一条简单直线，借助路径效果，你可以让这条直线看起来波浪形、点状，或者应用其他视觉改变，而无需手动重新绘制。这就像为创建的路径添加特殊效果，让你的绘画更有趣、更动态。

path effects1

Path Effects in Matplotlib

你可以在 matplotlib 中使用“path_effects”模块，通过创建路径效果提升你绘制图形的视觉效果。首先，可以在“path_effects”模块中考虑“withStroke()”函数。这个函数允许你为线条和标记添加笔触或轮廓。

Matplotlib 中的路径效果允许你通过向线条和图形应用特殊视觉效果，提升它们的外观。

Simple Line with Shadow Path Effect

在 Matplotlib 中，创建具有阴影效果的简单线条包括在绘制的基本线条上进行绘制，然后增强它，采用阴影效果，让它在视觉上更有趣。这个效果在线条下方表现为阴影，就像在绘制表面上创建微妙阴影一样。

Example

在以下示例中，我们绘制一条波浪线，然后使用 path_effects 模块，为线条添加阴影效果。阴影效果由“灰色”笔触组成，在线条后面创建阴影的外观。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patheffects as path_effects
import numpy as np

# Generating data
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

# Creating a simple line plot
fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y, label='Simple Line')

# Adding a shadow effect to the line
shadow_effect = path_effects.withStroke(linewidth=5, foreground='gray')
line.set_path_effects([shadow_effect])

ax.set_title('Simple Line with Shadow Effect')
plt.legend()
plt.show()

以下是上面代码的输出： -

path effects2

Dashed Line with Outline Path Effect

在 Matplotlib 中创建带轮廓路径效果的虚线包括在绘制上绘制虚线，然后通过添加粗体外框增强它。要创建一个轮廓，你可以在虚线的顶部绘制另一条线，用更粗的线宽和实线线型。

Example

这里，我们创建一条虚线，并用“黑色”笔触轮廓增强它，为线条提供粗体边框，并让它脱颖而出。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patheffects as path_effects
import numpy as np

# Generating data
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.cos(x)

# Creating a dashed line plot with outline
fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y, linestyle='dashed', label='Dashed Line')

# Adding an outline effect to the line
outline_effect = path_effects.withStroke(linewidth=3, foreground='black')
line.set_path_effects([outline_effect])

ax.set_title('Dashed Line with Outline Effect')
plt.legend()
plt.show()

执行上述代码，我们将得到以下输出 −

path effects3

Bold Outlined Scatter Plot Path Effect

在 Matplotlib 中创建带路径效果的高亮散点图包括在图表上绘制一组点，并通过添加粗轮廓增强每个点。

Example

在下方的示例中，我们生成带有随机数据点的散点图。为提升这些点的可视性，我们通过在每个散点周围添加黑色笔触（带有增加的线宽）向每个点应用粗轮廓效果。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patheffects as path_effects
import numpy as np

# Generating data
x = np.random.rand(50)
y = np.random.rand(50)

# Creating a scatter plot with bold outline effect
fig, ax = plt.subplots()
scatter = ax.scatter(x, y, label='Scatter Plot')

# Adding a bold outline effect to the scatter points
outline_effect = path_effects.withStroke(linewidth=3, foreground='black')
scatter.set_path_effects([outline_effect])

ax.set_title('Scatter Plot with Bold Outline')
plt.legend()
plt.show()

执行上面的代码后，我们得到以下输出： -

path effects4

Combined Path Effects

在 Matplotlib 中创建复合路径效果绘制允许我们向线条应用多重艺术增强，如线型、标记、颜色渐变和透明度。

  1. Linestyle − 你可以选择各种线型选项，例如实线 ('-')、虚线 ('--')、点线 (':') 等等。

  2. Markers − 可以添加标记突出显示特定数据点。常见的标记包括圆形 ('o')、正方形 ('s')、三角形 ('^') 等等。

  3. Color Gradients − 你可以使用颜色渐变创建在视觉上吸引人的线条。你可以通过指定“colormap”并使用它根据变量对线条着色达到此目的。

  4. Transparency − 向线条添加透明度可以使重叠线条更容易区分。你可以使用“alpha”参数调整透明度。

Example

现在，我们向线条应用三个路径效果：微妙阴影效果、高亮黑色外框和轻微模糊效果。这个结果显示一条结合了这些效果的线条绘制。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patheffects as path_effects
import numpy as np

# Generating data
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

# Creating a line plot
fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y, label='Combined Effects Line')

# Combine multiple path effects: Shadow, Bold Outline, and Blur
shadow_effect = path_effects.withStroke(linewidth=5, foreground='cyan')
outline_effect = path_effects.withStroke(linewidth=3, foreground='red')
blur_effect = path_effects.withStroke(linewidth=5, foreground='magenta', alpha=0.4)

# Applying the combined effects to the line
line.set_path_effects([shadow_effect, outline_effect, blur_effect])

ax.set_title('Combined Path Effects Line')
plt.legend()
plt.show()

执行上述代码，我们将得到以下输出 −

path effects5