matplotlib 进阶之Constrained Layout Guide

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matplotlib 进阶之Constrained Layout Guide

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文章目录简单的例子ColorbarsSuptitleLegendsPadding and Spacingspacing with colobars rcParamsUse with GridSpecManually setting axes positionsManually turning off constrained_layoutLimitaionsIncompatible functions管辖范围函数链接

matplotlib教程学习笔记

如何干净利落地使用constrained_layout参数来画图 constrained_layout参数会自动地调整subplots和修饰的位置

import matplotlib.pyplot as plt

constrained_layout和tight_latout比较相似，不过是利用一个约束器？来完成。

在任意axex被添加到fig中，constrained_layout需要被激活，有俩种方式能够完成这个目的：

plt.subplots(constrained_layout=True)

plt.rcParams[‘figure.constrained_layout.use’] = True

简单的例子

在matplotlib中，axes的位置是通过标准化的图像坐标轴定制的所以，有可能发生axes超出图片的边界而被剪切掉的情况：

# sphinx_gallery_thumbnail_number = 18 #import matplotlib #matplotlib.use('Qt5Agg') import warnings import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import matplotlib.colors as mcolors import matplotlib.gridspec as gridspec import matplotlib._layoutbox as layoutbox plt.rcParams['savefig.facecolor'] = "0.8" plt.rcParams['figure.figsize'] = 4.5, 4. def example_plot(ax, fontsize=12, nodec=False): ax.plot([1, 2]) ax.locator_params(nbins=3) if not nodec: ax.set_xlabel('x-label', fontsize=fontsize) ax.set_ylabel('y-label', fontsize=fontsize) ax.set_title('Title', fontsize=fontsize) else: ax.set_xticklabels('') ax.set_yticklabels('') fig, ax = plt.subplots(constrained_layout=False) example_plot(ax, fontsize=24)

在这里插入图片描述

notebook会自动调整的？

fig, ax = plt.subplots(constrained_layout=True) example_plot(ax, fontsize=24)

在这里插入图片描述

当你有多个子图的时候，你会发现，它们很可能是重叠在一起的

fig, axs = plt.subplots(2, 2, constrained_layout=False) for ax in axs.flatten(): example_plot(ax)

在这里插入图片描述

将constrained_layout设置为True可以避免这一尴尬

fig, axs = plt.subplots(2, 2, constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): example_plot(ax)

在这里插入图片描述

Colorbars

当你使用colorbar()创建colorbar的时候，需要为其预留一点空间，将constrained_layout为True，matplotlib会自动帮你完成这一项工作。

arr = np.arange(100).reshape((10, 10)) norm = mcolors.Normalize(vmin=0., vmax=100.) # see note above: this makes all pcolormesh calls consistent: pc_kwargs = {'rasterized': True, 'cmap': 'viridis', 'norm': norm} fig, ax = plt.subplots(figsize=(4, 4), constrained_layout=True) im = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(im, ax=ax, shrink=0.6);

在这里插入图片描述

fig, axs = plt.subplots(2, 2, figsize=(4, 4), constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): im = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(im, ax=axs, shrink=0.6);

在这里插入图片描述

我们可以利用ax=…来设定colorbar的位置，也就是colorbar所属的axes，这个时候 constrained_layout会给其留一个空，并且其他的图形大小依旧是一致的。

fig, axs = plt.subplots(3, 3, figsize=(4, 4), constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): im = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(im, ax=axs[1:, ][:, 1], shrink=0.8) #等价于ax=axs[1:, :-1] fig.colorbar(im, ax=axs[:, -1], shrink=0.6);

在这里插入图片描述

通过shrink参数，我们可以调整colorbar的长度。

fig, axs = plt.subplots(3, 1, figsize=(4, 4), constrained_layout=True) for ax in axs[:2]: im = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(im, ax=axs[:2], shrink=0.6) im = axs[2].pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(im, ax=axs[2], shrink=0.6);

在这里插入图片描述

Suptitle

Suptitle用以设置整个图片的标题，

t:str,

x: default 0.5

y: default 0.98

constrained_layout 也会贴心地给大标题留出空间。

fig, axs = plt.subplots(2, 2, figsize=(4, 4), constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): im = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(im, ax=axs, shrink=0.6) fig.suptitle('Big Suptitle');

在这里插入图片描述

Legends

同样constrained_layout能够合适地处理legends

fig, ax = plt.subplots(constrained_layout=True) ax.plot(np.arange(10), label='This is a plot') ax.legend(loc='center left', bbox_to_anchor=(0.8, 0.5));

在这里插入图片描述

但是，legend可能会偷取原本应该属于subplots的空间

fig, axs = plt.subplots(1, 2, figsize=(4, 2), constrained_layout=True) axs[0].plot(np.arange(10)) axs[1].plot(np.arange(10), label='This is a plot') axs[1].legend(loc='center left', bbox_to_anchor=(0.8, 0.5));#这也不能怪legend啊，自己非要设置bbox_to_anchor作死

在这里插入图片描述

后面的没看懂啥意思

Padding and Spacing

对于constrained_layout，我们为其设置内边距。Padding设置了边缘与画板的距离，以及plots的最小边距。通过set_constrained_layout_pads设置：

w_pad

h_pad

fig, axs = plt.subplots(2, 2, constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): example_plot(ax, nodec=True) ax.set_xticklabels('') ax.set_yticklabels('') fig.set_constrained_layout_pads(w_pad=8./72., h_pad=8./72., hspace=0., wspace=0.) fig, axs = plt.subplots(2, 2, constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): example_plot(ax, nodec=True) ax.set_xticklabels('') ax.set_yticklabels('') fig.set_constrained_layout_pads(w_pad=2./72., h_pad=2./72., hspace=0., wspace=0.)

在这里插入图片描述

subplots之间的空间，可以通过wspace和hspace来设置，传入一个比例，然后随着图片大小的变化，宽度也会按照比例进行变化

在这里插入图片描述

spacing with colobars fig, axs = plt.subplots(2, 2, constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): pc = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(pc, ax=ax, shrink=0.6, pad=0)#这里的pad默认为0.02 ax.set_xticklabels('') ax.set_yticklabels('') fig.set_constrained_layout_pads(w_pad=2./72., h_pad=2./72., hspace=0.2, wspace=0.2)

在这里插入图片描述

如何我们希望colorbar再稍微远离一点，可以调整pad属性

fig, axs = plt.subplots(2, 2, constrained_layout=True) for ax in axs.flatten(): pc = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) fig.colorbar(im, ax=ax, shrink=0.6, pad=0.05) ax.set_xticklabels('') ax.set_yticklabels('') fig.set_constrained_layout_pads(w_pad=2./72., h_pad=2./72., hspace=0.2, wspace=0.2)

在这里插入图片描述

rcParams

关于constrained_layout，有5个rcParams参数可以调整

use: 是否使用constrained_layout，默认为False

w_pad, h_pad: 内边距，默认为3./72. inches 3pts

wspace, hspace: subplots之间的空间，默认为0.02

plt.rcParams['figure.constrained_layout.use'] = True fig, axs = plt.subplots(2, 2, figsize=(3, 3)) for ax in axs.flatten(): example_plot(ax)

在这里插入图片描述

Use with GridSpec

明白了，就是说使用GridSpec的同时也设置constrained_layout=True是有意义的

plt.rcParams['figure.constrained_layout.use'] = False fig = plt.figure() gs1 = gridspec.GridSpec(2, 1, figure=fig) ax1 = fig.add_subplot(gs1[0]) ax2 = fig.add_subplot(gs1[1]) example_plot(ax1) example_plot(ax2)

在这里插入图片描述

plt.rcParams['figure.constrained_layout.use'] = True fig = plt.figure() gs1 = gridspec.GridSpec(2, 1, figure=fig) ax1 = fig.add_subplot(gs1[0]) ax2 = fig.add_subplot(gs1[1]) example_plot(ax1) example_plot(ax2)

在这里插入图片描述

fig = plt.figure() gs0 = fig.add_gridspec(1, 2) gs1 = gs0[0].subgridspec(2, 1) ax1 = fig.add_subplot(gs1[0]) ax2 = fig.add_subplot(gs1[1]) example_plot(ax1) example_plot(ax2) gs2 = gs0[1].subgridspec(3, 1) for ss in gs2: ax = fig.add_subplot(ss) example_plot(ax) ax.set_title("") ax.set_xlabel("") ax.set_xlabel("x-label", fontsize=12);

在这里插入图片描述

plt.rcParams['figure.constrained_layout.use'] = False fig = plt.figure() gs0 = fig.add_gridspec(1, 2) gs1 = gs0[0].subgridspec(2, 1) ax1 = fig.add_subplot(gs1[0]) ax2 = fig.add_subplot(gs1[1]) example_plot(ax1) example_plot(ax2) gs2 = gs0[1].subgridspec(3, 1) for ss in gs2: ax = fig.add_subplot(ss) example_plot(ax) ax.set_title("") ax.set_xlabel("") ax.set_xlabel("x-label", fontsize=12);

在这里插入图片描述

fig = plt.figure() gs0 = fig.add_gridspec(6, 2) ax1 = fig.add_subplot(gs0[:3, 0]) ax2 = fig.add_subplot(gs0[3:, 0]) example_plot(ax1) example_plot(ax2) ax = fig.add_subplot(gs0[0:2, 1]) example_plot(ax) ax = fig.add_subplot(gs0[2:4, 1]) example_plot(ax) ax = fig.add_subplot(gs0[4:, 1]) example_plot(ax)

在这里插入图片描述

plt.rcParams['figure.constrained_layout.use']=True fig = plt.figure() gs0 = fig.add_gridspec(6, 2) ax1 = fig.add_subplot(gs0[:3, 0]) ax2 = fig.add_subplot(gs0[3:, 0]) example_plot(ax1) example_plot(ax2) ax = fig.add_subplot(gs0[0:2, 1]) example_plot(ax) ax = fig.add_subplot(gs0[2:4, 1]) example_plot(ax) ax = fig.add_subplot(gs0[4:, 1]) example_plot(ax)

在这里插入图片描述

def docomplicated(suptitle=None): fig = plt.figure() gs0 = fig.add_gridspec(1, 2, figure=fig, width_ratios=[1., 2.]) gsl = gs0[0].subgridspec(2, 1) gsr = gs0[1].subgridspec(2, 2) for gs in gsl: ax = fig.add_subplot(gs) example_plot(ax) axs = [] for gs in gsr: ax = fig.add_subplot(gs) pcm = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) ax.set_xlabel('x-label') ax.set_ylabel('y-label') ax.set_title('title') axs += [ax] fig.colorbar(pcm, ax=axs) if suptitle is not None: fig.suptitle(suptitle) docomplicated()

在这里插入图片描述

plt.rcParams['figure.constrained_layout.use']=False def docomplicated(suptitle=None): fig = plt.figure() gs0 = fig.add_gridspec(1, 2, figure=fig, width_ratios=[1., 2.]) gsl = gs0[0].subgridspec(2, 1) gsr = gs0[1].subgridspec(2, 2) for gs in gsl: ax = fig.add_subplot(gs) example_plot(ax) axs = [] for gs in gsr: ax = fig.add_subplot(gs) pcm = ax.pcolormesh(arr, **pc_kwargs) ax.set_xlabel('x-label') ax.set_ylabel('y-label') ax.set_title('title') axs += [ax] fig.colorbar(pcm, ax=axs) if suptitle is not None: fig.suptitle(suptitle) docomplicated()

在这里插入图片描述

Manually setting axes positions

我们可以通过set_position来手动设置axes的位置

fig, axs = plt.subplots(1, 2) example_plot(axs[0], fontsize=12) axs[1].set_position([0.2, 0.2, 0.4, 0.4])

在这里插入图片描述

通过使用fig.execute_constrained_layout()函数，使得数据内的坐标能够被合理放置？

from matplotlib.transforms import Bbox fig, axs = plt.subplots(1, 2) example_plot(axs[0], fontsize=12) fig.execute_constrained_layout() # put into data-space: bb_data_ax2 = Bbox.from_bounds(0.5, 1., 0.2, 0.4) disp_coords = axs[0].transData.transform(bb_data_ax2) fig_coords_ax2 = fig.transFigure.inverted().transform(disp_coords) bb_ax2 = Bbox(fig_coords_ax2) ax2 = fig.add_axes(bb_ax2)

在这里插入图片描述

Manually turning off constrained_layout

通过fig.set_constrained_layout(False)来手动关闭constrained_layout

Limitaions Incompatible functions

subplot函数和constrained_layout是不兼容的，因为constrained_layout是通过gridspecs来布局，而subplot会产生一个独立的gridspec？

plt.rcParams['figure.constrained_layout.use']=True fig = plt.figure() ax1 = plt.subplot(221) ax2 = plt.subplot(223) ax3 = plt.subplot(122) example_plot(ax1) example_plot(ax2) example_plot(ax3)

在这里插入图片描述

#当然我们可以通过gridspec来改善布局, 注意constrained_layout==True fig = plt.figure() gs = fig.add_gridspec(2, 2) ax1 = fig.add_subplot(gs[0, 0]) ax2 = fig.add_subplot(gs[1, 0]) ax3 = fig.add_subplot(gs[:, 1]) example_plot(ax1) example_plot(ax2) example_plot(ax3)

在这里插入图片描述

同样的，subplot2grid函数也是不行的

fig = plt.figure() ax1 = plt.subplot2grid((3, 3), (0, 0)) ax2 = plt.subplot2grid((3, 3), (0, 1), colspan=2) ax3 = plt.subplot2grid((3, 3), (1, 0), colspan=2, rowspan=2) ax4 = plt.subplot2grid((3, 3), (1, 2), rowspan=2) example_plot(ax1) example_plot(ax2) example_plot(ax3) example_plot(ax4)

在这里插入图片描述

也是通过gridspec来改善

fig = plt.figure() gs = fig.add_gridspec(3, 3) ax1 = fig.add_subplot(gs[0, 0]) ax2 = fig.add_subplot(gs[0, 1:]) ax3 = fig.add_subplot(gs[1:, 0:2]) ax4 = fig.add_subplot(gs[1:, -1]) example_plot(ax1) example_plot(ax2) example_plot(ax3) example_plot(ax4)

在这里插入图片描述

管辖范围

注意constrained_layout只能管ticklabels, axis labels, titles,和legends，其他的Artist没法管。

函数链接

matplotlib.rcParams-基本参数设置 suptitle-整个图片的标题 set_constrained_layout_pads-设置paddings set_position-设置axes的位置

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