Matplotlib 如何在图表中创建自定义图例

简介

在图表中加入图例可以方便地为数据提供说明和解释。Matplotlib中的默认图例显示了一些基本信息，如线条、颜色、标记等。但是很多时候，我们需要创建自定义图例，以更清晰地向读者呈现数据。

下面将介绍如何在Matplotlib中创建自定义图例。

创建自定义图例

方法一：使用`matplotlib.lines.Line2D`

Line2D是Matplotlib中一个重要的类，用于创建线条。我们可以使用Line2D创建一个自定义的线条图例。

首先，我们需要导入matplotlib.lines，并创建一个Line2D对象。然后，我们可以使用ax.add_artist()将图例添加到图表中。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.lines as lines

fig, ax = plt.subplots()

# 创建一个Line2D对象
line1 = lines.Line2D([], [], color='blue', linewidth=2, linestyle='--')
line2 = lines.Line2D([], [], color='orange', linewidth=2, linestyle='-')

# 添加Line2D对象到图表中
ax.add_artist(line1)
ax.add_artist(line2)

# 创建图例
leg = ax.legend(['line1', 'line2'], loc='upper right', frameon=False)

这里，我们创建了两个Line2D对象: line1和line2。然后，我们使用ax.add_artist()将它们添加到图表中。最后，我们使用ax.legend()创建图例，并在其中显示line1和line2。

方法二：使用`matplotlib.patches.Patch`

如果你需要创建一个自定义的图形图例，可以使用Patch类。Patch是Matplotlib中一个重要的类，用于绘制各种形状的图形，包括矩形、圆形、多边形等。

首先，我们需要导入matplotlib.patches，并创建一个Patch对象。然后，我们可以使用ax.add_artist()将图例添加到图表中。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches

fig, ax = plt.subplots()

# 创建一个Patch对象
rect = patches.Rectangle((0.2, 0.2), 0.2, 0.2, color='red')

# 添加Patch对象到图表中
ax.add_artist(rect)

# 创建图例
leg = ax.legend([rect], ['Rectangle'], loc='upper right', frameon=False)

这里，我们创建了一个Rectangle对象，它代表一个矩形。然后，我们使用ax.add_artist()将它添加到图表中。最后，我们使用ax.legend()创建图例，并在其中显示Rectangle。

方法三：使用`matplotlib.lines.Line2D`和`matplotlib.patches.Patch`的组合

有时候我们需要同时显示线条和图形的图例，这时我们可以将两种方法组合使用。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.lines as lines
import matplotlib.patches as patches

fig, ax = plt.subplots()

# 创建一个Line2D对象
line1 = lines.Line2D([], [], color='blue', linewidth=2, linestyle='--')

# 创建一个Patch对象
rect = patches.Rectangle((0.2, 0.2), 0.2, 0.2, color='red')

# 添加Line2D对象和Patch对象到图表中
ax.add_artist(line1)
ax.add_artist(rect)

# 创建图例
leg = ax.legend([line1, rect], ['Line', 'Rectangle'], loc='upper right', frameon=False)

这里，我们创建了一个Line2D对象和一个Rectangle对象，并将它们添加到图表中。最后，我们使用ax.legend()创建图例，并在其中显示Line和Rectangle。

自定义图例样式

我们可以通过一些方法来自定义图例的样式，包括字体、颜色、边框等。

自定义字体和颜色

import matplotlib.pyplotas plt
import matplotlib.lines as lines
import matplotlib.patches as patches
import matplotlib.font_manager as fm

fig, ax = plt.subplots()

# 创建一个Line2D对象
line1 = lines.Line2D([], [], color='blue', linewidth=2, linestyle='--')

# 创建一个Patch对象
rect = patches.Rectangle((0.2, 0.2), 0.2, 0.2, color='red')

# 添加Line2D对象和Patch对象到图表中
ax.add_artist(line1)
ax.add_artist(rect)

# 创建图例
leg = ax.legend([line1, rect], ['Line', 'Rectangle'], loc='upper right', frameon=False)

# 自定义字体和颜色
font = fm.FontProperties(fname='C:/Windows/Fonts/msyh.ttc', size=12)
for text in leg.get_texts():
    text.set_font_properties(font)
    text.set_color('black')

这里，我们使用FontProperties来指定字体文件和字号大小，并使用set_font_properties()和set_color()方法设置字体和颜色。

自定义边框和背景

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.lines as lines
import matplotlib.patches as patches
import matplotlib.font_manager as fm

fig, ax = plt.subplots()

# 创建一个Line2D对象
line1 = lines.Line2D([], [], color='blue', linewidth=2, linestyle='--')

# 创建一个Patch对象
rect = patches.Rectangle((0.2, 0.2), 0.2, 0.2, color='red')

# 添加Line2D对象和Patch对象到图表中
ax.add_artist(line1)
ax.add_artist(rect)

# 创建图例
leg = ax.legend([line1, rect], ['Line', 'Rectangle'], loc='upper right', frameon=True, edgecolor='gray', facecolor='lightgray')

# 自定义边框和背景
leg.get_frame().set_linewidth(0.0)

这里，我们将frameon设置为True，并使用edgecolor和facecolor分别设置边框和背景的颜色。然后，我们使用get_frame()方法获取图例的边框，并使用set_linewidth()方法将边框的宽度设置为0。