数据可视化——坐标轴的定制

一、坐标轴的概述

在绘制图表的过程中，matplotlib会根据所绘制图表的类型决定是否使用坐标系，或者显示哪种类型的坐标系。
坐标轴的结构相同，主要包括轴脊、刻度，其中刻度又可以细分为刻度线和刻度标签，刻度线又可以细分为主刻度线和次刻度线。坐标轴的各部分均是matplotlib类的对象：坐标轴是axis.Axis类的对象；轴脊是spines.Spine类的对象；刻度是axis.Ticker类的对象。此外，常用的x轴是一个axis.Xaxis类的对象，y轴是一个axis.Yaxis类的对象。
这些属性的介绍如下：

• xaxis：获取x轴
• yaxis：获取y轴
• spines：获取包含全部轴脊的字典

访问spines属性会返回一个OrderedDict类的对象。OrderedDict类是dict的子类，它可以维护添加字典中的键值对的顺序，代码如下：

print(ax.spines)

二、向任意位置添加坐标轴

matplotlib支持向画布的任意位置添加自定义大小的坐标系统，同时显示坐标轴，而不再受规划区域的限制。pyplot模块可以使用axes()函数创建一个Axes类的对象，并将Axes类的对象添加到当前画布中。axes()函数的语法如下：

axes(arg=None,projection=None,polar=False,aspect,frame_on,**kwargs)

该函数常用参数含义如下：

(1)参数arg支持None、4-tuple中任一取值，每种取值的含义如下

• None：表示使用subplot(11)添加的与画布同等大小的Axes对象。
• 4-tuple ：由4个浮点型元素(取值范围为0~ 1)组成的元组(lef, bttom, widh,
  前两个元素left和bottom分别表示坐标轴左侧和底部的边缘到画布的相对距离，用
  坐标轴的位置;后两个元素width和height分别表示坐标轴的宽度和高度，用于确定
  坐标轴的相对大小。

(2)参数projection表示坐标轴的类型，可以是None、 ‘atoff、‘hammer’、"lambert’
mollweide’ ‘polar 或’rectilinear’中的任一取值，也可以使用自定义的类型。
(3)参数polar表示是否使用极坐标，若设为True, 则其作用等价于projection=‘polar’。
(4)参数aspect表示坐标轴缩放的比例，可接收’auto’、 ‘equal’、 num中任一取值。
(5)参数frame_on表示是否绘制每个坐标轴的轴脊。
例如，代码，如下：

import matplotlib.pyplot as plt
ax=plt.axes((0.2,0.5,0.3,0.3))
ax.plot([1,2,3,4,5])
ax2=plt.axes((0.6,0.4,0.2,0.2))
ax2.plot([1,2,3,4,5])
plt.title("39")
plt.show()

运行程序，效果如下：

三、定制刻度

3.1、定制刻度的位置和格式
在matplotlib中，刻度线分别为主刻度线和次刻度线，次刻度线默认是隐藏的。
matplotlib.ticker模块中提供了两个类:Locator和Formatter，分别代表刻度定位器和刻度格式器，用于指定刻度线的位置和刻度标签的格式。
1.刻度定位线
Locator是刻度定位器的基类，它派生了很多子类，通过这些子类构建的刻度定位器可以调整刻度的间隔、选择刻度的位置。
常见的子类

与日期时间相关的locator的常见子类

以HourLocator为例，语法格式如下：

hour_loc= HourLocator(interval=2)

ax.xaxis.set_major_locator(hour_loc)

2.刻度格式器
Formatter是刻度格式器的基类,它派生了很多子类，通过这些子类构建的刻度格式器可以调整刻度标签的格式。Formatter的常见子类如图所示

3.2、定制刻度的样式
在matplotlib中，坐标轴的刻度有着固定的样式，例如，刻度线的方向是朝外的刻度线的颜色是黑色的等。使用tick_params()函数可以定制刻度的样式。语法格式如下：

tick _params( axis='both'，**kwargs)

该函数的语法格式如下：

• axis:表示选择操作的轴，可以取值为’x’、‘y’或’both’，默认为’both’。
• which:表示刻度的类型，可以取值为’major’、 ‘minor’或’both’，默认为’major’。direction:表示刻度线的方向，可以取值为’in’、 'out’或’inout’。
• length:表示刻度线的长度。
• width:表示刻度线的宽度。color:表示刻度线的颜色。
• pad:表示刻度线与刻度标签的距离。
• labelsize:表示刻度标签的字体大小。
• labelcolor:表示刻度标签的颜色。
• bottom，top，left，right:表示是否显示下方、上方、左方、右方的刻度线。
• labelrotation:表示刻度标签旋转的角度。

代码如下：

plt.tick_params(direction='out',length=6,width=2,colors='r')
plt.title("39")
plt.show()

运行结果如下：

四、隐藏轴脊

坐标轴一般将轴脊作为刻度的载体，在轴脊上显示刻度标签和刻度线。matplotlib中的坐标系默认有4个轴脊，分别是上轴脊、下轴脊、左轴脊和右轴脊，其中上轴脊和右轴脊并不经常使用，大多数情况下可以将上轴脊和右轴脊隐藏。<