Matplotlib 文本、箭头的使用方法

很多时候，光是图像是不足以表达所有的内容的，需要一些说明性的文字来进行辅助。

在Matplotlib中，使用plt.text方法为图例添加文本。

x = np.linspace(0,10,100)
plt.plot(x, np.cos(x))
plt.text(5,0.5,'this is a cos(x) curve',ha='center',va='center')
plt.show()

plt.text方法的签名如下：

plt.text(x, y, s, fontdict=None, withdash=False, **kwargs)

下面是常用的参数说明：

• x,y:坐标值，文字放置的位置
• string:文字内容字符串
• size:字体大小
• alpha:设置字体的透明度
• family: 设置字体
• style:设置字体的风格
• wight:字体的粗细
• verticalalignment：垂直对齐方式，缩写为va。可用值 ‘center’ | ‘top’ | ‘bottom’ | ‘baseline’。
• horizontalalignment：水平对齐方式 ，缩写为ha。可用值‘center’ | ‘right’ | ‘left’
• xycoords:选择指定的坐标轴系统
• bbox给标题增加外框 ，常用参数如下：
• boxstyle:方框外形
• facecolor:(简写fc)背景颜色
• edgecolor:(简写ec)边框线条颜色
• edge边框线条大小
• 其它未列出

下面是个彩色的例子：

plt.text(0.3, 0.3, "hello", size=50, rotation=30.,ha="center", va="center",bbox=dict(boxstyle="round",ec=(1, 0.5, 0.5),fc=(1, 0.8, 0.8),))
plt.text(0.8, 0.8, "world", size=50, rotation=-40.,ha="right", va="top",bbox=dict(boxstyle="square",ec=(1, 0.2, 0.5),fc=(1, 0.3, 0.8),))

很多时候，文本是以数学公式出现的：

x = np.linspace(0,10,100)
plt.plot(x, np.sin(x))
plt.title(r'$alpha_i > eta_i$', fontsize=20)
plt.text(1, -0.6, r'$sum_{i=0}^infty x_i$', fontsize=20)
plt.text(3, 0.6, r'$mathcal{A}mathrm{sin}(2 omega t)$',fontsize=20)

除了文本，简单的箭头也是一种很有用的说明性注释。虽然有一个plt.arrow()方法可以实现箭头的功能，但是由于它生成的是SVG向量对象，会随着图形分辨率的变化而变化，这有可能给我们带来困扰。所以，我们一般使用plt.annotate()方法来实现箭头和注释的功能。下面是其用法演示：

fig, ax = plt.subplots()
x = np.linspace(0, 20, 1000)
ax.plot(x, np.cos(x))
ax.axis('equal')
ax.annotate('local maximum', xy=(6.28, 1), xytext=(10, 4),
            arrowprops=dict(facecolor='black', shrink=0.05))
ax.annotate('local minimum', xy=(5 * np.pi, -1), xytext=(2, -6),
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="angle3,angleA=0,angleB=-90"));

annotate方法的签名如下：

annotate(s='str' ,xy=(x,y) ,xytext=(l1,l2) ,arrowprops=dict(...)..)

主要参数说明：

• s：注释文本内容 
• xy：被注释对象的坐标位置，实际上就是图中箭头的箭锋位置
• xytext： 具体注释文字的坐标位置
• xycoords：被注释对象使用的参考坐标系
• extcoords：注释文字的偏移量
• arrowprops：可选，增加注释箭头

下面是一些箭头arrowprops参数的基本配置项：

• width：箭头宽度，以点为单位
• frac：箭头头部所占据的比例
• headwidth：箭头底部的宽度，以点为单位
• shrink：移动提示，并使其离注释点和文本一些距离
• **kwargs：matplotlib.patches.Polygon的任何键，例如facecolor

关于箭头的绘制方式，请参考下面两个官方连接：

• https://matplotlib.org/users/annotations.html#plotting-guide-annotation
• https://matplotlib.org/examples/pylab_examples/annotation_demo2.html

下面是一些具体例子的展示:

fig = plt.figure(1, figsize=(8, 5))
ax = fig.add_subplot(111, autoscale_on=False, xlim=(-1, 5), ylim=(-4, 3))
t = np.arange(0.0, 5.0, 0.01)
s = np.cos(2*np.pi*t)
line, = ax.plot(t, s, lw=3)
ax.annotate('straight',
            xy=(0, 1), xycoords='data',
            xytext=(-50, 30), textcoords='offset points',
            arrowprops=dict(arrowstyle="->"))
ax.annotate('arc3,
rad 0.2',
            xy=(0.5, -1), xycoords='data',
            xytext=(-80, -60), textcoords='offset points',
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="arc3,rad=.2"))
ax.annotate('arc,
angle 50',
            xy=(1., 1), xycoords='data',
            xytext=(-90, 50), textcoords='offset points',
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="arc,angleA=0,armA=50,rad=10"))
ax.annotate('arc,
arms',
            xy=(1.5, -1), xycoords='data',
            xytext=(-80, -60), textcoords='offset points',
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="arc,angleA=0,armA=40,angleB=-90,armB=30,rad=7"))
ax.annotate('angle,
angle 90',
            xy=(2., 1), xycoords='data',
            xytext=(-70, 30), textcoords='offset points',
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="angle,angleA=0,angleB=90,rad=10"))
ax.annotate('angle3,
angle -90',
            xy=(2.5, -1), xycoords='data',
            xytext=(-80, -60), textcoords='offset points',
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="angle3,angleA=0,angleB=-90"))
ax.annotate('angle,
round',
            xy=(3., 1), xycoords='data',
            xytext=(-60, 30), textcoords='offset points',
            bbox=dict(boxstyle="round", fc="0.8"),
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="angle,angleA=0,angleB=90,rad=10"))
ax.annotate('angle,
round4',
            xy=(3.5, -1), xycoords='data',
            xytext=(-70, -80), textcoords='offset points',
            size=20,
            bbox=dict(boxstyle="round4,pad=.5", fc="0.8"),
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            connectionstyle="angle,angleA=0,angleB=-90,rad=10"))
ax.annotate('angle,
shrink',
            xy=(4., 1), xycoords='data',
            xytext=(-60, 30), textcoords='offset points',
            bbox=dict(boxstyle="round", fc="0.8"),
            arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                            shrinkA=0, shrinkB=10,
                            connectionstyle="angle,angleA=0,angleB=90,rad=10"))