Matplotlib 中文用户指南 3.6 图例指南

图例指南

原文：Legend guide 译者：飞龙协议：CC BY-NC-SA 4.0

此图例指南是legend()中可用文档的扩展 - 请在继续阅读本指南之前确保你熟悉该文档（见篇尾）的内容。

本指南使用一些常见术语，为了清楚起见，这些术语在此处进行说明：

图例条目

图例由一个或多个图例条目组成。一个条目由一个键和一个标签组成。

图例键

每个图例标签左侧的彩色/图案标记。

图例标签

描述由键表示的句柄的文本。

图例句柄

用于在图例中生成适当条目的原始对象。

控制图例条目

不带参数调用legend()会自动获取图例句柄及其相关标签。此函数等同于：

代码语言：javascript复制

handles, labels = ax.get_legend_handles_labels()
ax.legend(handles, labels)

get_legend_handles_labels()函数返回轴域上存在的句柄/艺术家的列表，这些句柄/艺术家可以用于为结果图例生成条目 - 但值得注意的是，并非所有艺术家都可以添加到图例中，这种情况下会创建『代理』（请参阅特地为添加到图例创建艺术家（也称为代理艺术家），来了解更多详细信息）。

为了完全控制要添加到图例的内容，通常将适当的句柄直接传递给legend()：

代码语言：javascript复制

line_up, = plt.plot([1,2,3], label='Line 2')
line_down, = plt.plot([3,2,1], label='Line 1')
plt.legend(handles=[line_up, line_down])

在某些情况下，不可能设置句柄的标签，因此可以将标签列表传递给legend()：

代码语言：javascript复制

line_up, = plt.plot([1,2,3], label='Line 2')
line_down, = plt.plot([3,2,1], label='Line 1')
plt.legend([line_up, line_down], ['Line Up', 'Line Down'])

特地为添加到图例创建艺术家（也称为代理艺术家）

并非所有的句柄都可以自动转换为图例条目，因此通常需要创建一个可转换的艺术家。图例句柄不必存在于被用到的图像或轴域上。

假设我们想创建一个图例，其中有一些数据表示为红色：

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

red_patch = mpatches.Patch(color='red', label='The red data')
plt.legend(handles=[red_patch])

plt.show()

除了创建一个色块之外，有许多受支持的图例句柄，我们可以创建一个带有标记的线条：

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

blue_line = mlines.Line2D([], [], color='blue', marker='*',
                          markersize=15, label='Blue stars')
plt.legend(handles=[blue_line])

plt.show()

图例位置

图例的位置可以通过关键字参数loc指定。详细信息请参阅legend()的文档。

bbox_to_anchor关键字可让用户手动控制图例布局。例如，如果你希望轴域图例位于图像的右上角而不是轴域的边角，则只需指定角的位置以及该位置的坐标系：

代码语言：javascript复制

plt.legend(bbox_to_anchor=(1, 1),
           bbox_transform=plt.gcf().transFigure)

自定义图例位置的更多示例：

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import matplotlib.pyplot as plt


plt.subplot(211)
plt.plot([1,2,3], label="test1")
plt.plot([3,2,1], label="test2")
# 将图例放到这个子图上方，
# 扩展自身来完全利用提供的边界框。
plt.legend(bbox_to_anchor=(0., 1.02, 1., .102), loc=3,
           ncol=2, mode="expand", borderaxespad=0.)

plt.subplot(223)
plt.plot([1,2,3], label="test1")
plt.plot([3,2,1], label="test2")
# 将图例放到这个小型子图的右侧
plt.legend(bbox_to_anchor=(1.05, 1), loc=2, borderaxespad=0.)

plt.show()

相同轴域内的多个图例

有时，在多个图例之间分割图例条目会更加清晰。虽然直觉上的做法可能是多次调用legend()函数，但你会发现轴域上只存在一个图例。这样做是为了可以重复调用legend()，将图例更新为轴域上的最新句柄，因此要保留旧的图例实例，我们必须将它们手动添加到轴域中：

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import matplotlib.pyplot as plt

line1, = plt.plot([1,2,3], label="Line 1", linestyle='--')
line2, = plt.plot([3,2,1], label="Line 2", linewidth=4)

# 为第一个线条创建图例
first_legend = plt.legend(handles=[line1], loc=1)

# 手动将图例添加到当前轴域
ax = plt.gca().add_artist(first_legend)

# 为第二个线条创建另一个图例
plt.legend(handles=[line2], loc=4)

plt.show()

图例处理器

为了创建图例条目，将句柄作为参数提供给适当的HandlerBase子类。处理器子类的选择由以下规则确定：

使用handler_map关键字中的值更新get_legend_handler_map()。
检查句柄是否在新创建的handler_map中。
检查句柄的类型是否在新创建的handler_map中。
检查句柄的mro中的任何类型是否在新创建的handler_map中。

处于完整性，这个逻辑大多在get_legend_handler()中实现。

所有这些灵活性意味着我们可以使用一些必要的钩子，为我们自己的图例键类型实现自定义处理器。

使用自定义处理器的最简单的例子是，实例化一个现有的HandlerBase子类。为了简单起见，让我们选择matplotlib.legend_handler.HandlerLine2D，它接受numpoints参数（出于便利，注意numpoints是legend()函数上的一个关键字）。然后我们可以将实例的字典作为关键字handler_map传给legend。

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import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.legend_handler import HandlerLine2D

line1, = plt.plot([3,2,1], marker='o', label='Line 1')
line2, = plt.plot([1,2,3], marker='o', label='Line 2')

plt.legend(handler_map={line1: HandlerLine2D(numpoints=4)})

如你所见，Line 1现在有 4 个标记点，Line 2有两个（默认值）。尝试上面的代码，只需将字典的键从line1更改为type(line)。注意现在两个Line2D`实例都拥有了 4 个标记。

除了用于复杂的绘图类型的处理器，如误差条，茎叶图和直方图，默认的handler_map有一个特殊的元组处理器（HandlerTuple），它简单地在顶部一一绘制给定元组中每个项目的句柄。以下示例演示如何将两个图例的键相互叠加：

代码语言：javascript复制

import matplotlib.pyplot as plt
from numpy.random import randn

z = randn(10)

red_dot, = plt.plot(z, "ro", markersize=15)
# 将白色十字放置在一些数据上
white_cross, = plt.plot(z[:5], "w ", markeredgewidth=3, markersize=15)

plt.legend([red_dot, (red_dot, white_cross)], ["Attr A", "Attr A B"])

实现自定义图例处理器

可以实现自定义处理器，将任何句柄转换为图例的键（句柄不必要是matplotlibartist）。处理器必须实现legend_artist方法，该方法为要使用的图例返回单个艺术家。有关legend_artist的详细信息，请参阅legend_artist()。

代码语言：javascript复制

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

class AnyObject(object):
    pass

class AnyObjectHandler(object):
    def legend_artist(self, legend, orig_handle, fontsize, handlebox):
        x0, y0 = handlebox.xdescent, handlebox.ydescent
        width, height = handlebox.width, handlebox.height
        patch = mpatches.Rectangle([x0, y0], width, height, facecolor='red',
                                   edgecolor='black', hatch='xx', lw=3,
                                   transform=handlebox.get_transform())
        handlebox.add_artist(patch)
        return patch

plt.legend([AnyObject()], ['My first handler'],
           handler_map={AnyObject: AnyObjectHandler()})

或者，如果我们想要接受全局的AnyObject实例，而不想一直手动设置handler_map关键字，我们可以注册新的处理器：

代码语言：javascript复制

from matplotlib.legend import Legend
Legend.update_default_handler_map({AnyObject: AnyObjectHandler()})

虽然这里的功能十分清楚，请记住，有很多已实现的处理器，你想实现的目标可能易于使用现有的类实现。例如，要生成椭圆的图例键，而不是矩形键：

代码语言：javascript复制

from matplotlib.legend_handler import HandlerPatch
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as mpatches


class HandlerEllipse(HandlerPatch):
    def create_artists(self, legend, orig_handle,
                       xdescent, ydescent, width, height, fontsize, trans):
        center = 0.5 * width - 0.5 * xdescent, 0.5 * height - 0.5 * ydescent
        p = mpatches.Ellipse(xy=center, width=width   xdescent,
                             height=height   ydescent)
        self.update_prop(p, orig_handle, legend)
        p.set_transform(trans)
        return [p]


c = mpatches.Circle((0.5, 0.5), 0.25, facecolor="green",
                    edgecolor="red", linewidth=3)
plt.gca().add_patch(c)

plt.legend([c], ["An ellipse, not a rectangle"],
           handler_map={mpatches.Circle: HandlerEllipse()})

使用图例的现有示例

这里是一个不太详尽的示例列表，涉及以各种方式使用的图例：

lines_bars_and_markers 示例代码: scatter_with_legend.py
API 示例代码: legend_demo.py
pylab_examples 示例代码: contourf_hatching.py
pylab_examples 示例代码: figlegend_demo.py
pylab_examples 示例代码: finance_work2.py
pylab_examples 示例代码: scatter_symbol.py

`matplotlib.pyplot.legend(*args, **kwargs)` 文档

在轴域上放置一个图例。

为了为轴域上已经存在的线条（例如通过绘图）制作图例，只需使用字符串的可迭代对象（每个图例条目对应一个字符串）调用此函数。例如：

代码语言：javascript复制

ax.plot([1, 2, 3])
ax.legend(['A simple line'])

但是，为了使『标签』和图例元素实例保持一致，最好在艺术家创建时指定标签，或者通过调用艺术家的set_label()方法：

代码语言：javascript复制

line, = ax.plot([1, 2, 3], label='Inline label')
# 通过调用该方法覆写标签
line.set_label('Label via method')
ax.legend()

通过定义以下划线开头的标签，可以从图例元素自动选择中排除特定线条。这对于所有艺术家都是默认的，因此不带任何参数调用legend()，并且没有手动设置标签会导致没有绘制图例。

为了完全控制哪些艺术家拥有图例条目，可以传递拥有图例的艺术家的可迭代对象，然后是相应图例标签的可迭代对象：

代码语言：javascript复制

legend((line1, line2, line3), ('label1', 'label2', 'label3'))

参数

loc：整数、字符串或者浮点偶对，默认为'upper right'。

图例的位置。可能的代码是：

位置字符串	位置代码
'best'	0
'upper right'	1
'upper left'	2
'lower left'	3
'lower right'	4
'right'	5
'center left'	6
'center right'	7
'lower center'	8
'upper center'	9
'center'	10

或者，可以是一个二元组，提供图例的距离左下角的x, y坐标（在这种情况下，bbox_to_anchor将被忽略）。

bbox_to_anchor：matplotlib.transforms.BboxBase示例或者浮点元组。

在bbox_transform坐标（默认轴域坐标）中为图例指定任意位置。

例如，要将图例的右上角放在轴域中心，可以使用以下关键字：

代码语言：javascript复制

loc='upper right', bbox_to_anchor=(0.5, 0.5)

ncol：整数。

图例的列数，默认为 1。

prop：None、matplotlib.font_manager.FontProperties或者字典。

图例的字体属性，如果为None（默认），会使用当前的matplotlib.rcParams。

fontsize：整数、浮点或者{‘xx-small’, ‘x-small’, ‘small’, ‘medium’, ‘large’, ‘x-large’, ‘xx-large’}。

控制图例的字体大小。如果值为数字，则大小将为绝对字体大小（以磅为单位）。字符串值相对于当前默认字体大小。此参数仅在未指定prop的情况下使用。

numpoints：None或者整数。

为线条/matplotlib.lines.Line2D创建图例条目时，图例中的标记点数。默认值为None，它将从legend.numpoints rcParam中获取值。

scatterpoints：None或者整数。

为散点图/matplotlib.collections.PathCollection创建图例条目时，图例中的标记点数。默认值为None，它将从legend.scatterpoints rcParam中获取值。

scatteryoffsets：浮点的可迭代对象。

为散点图图例条目创建的标记的垂直偏移量（相对于字体大小）。 0.0 是在图例文本的底部，1.0 是在顶部。为了将所有标记绘制在相同的高度，请设置为[0.5]。默认值为[0.375,0.5,0.3125]。

markerscale：None、整数或者浮点。

图例标记对于原始绘制的标记的相对大小。默认值为None，它将从legend.markerscale rcParam中获取值。

markerfirst: [ True | False ]

如果为True，则图例标记位于图例标签的左侧，如果为False，图例标记位于图例标签的右侧。

frameon：None或布尔值

控制是否应在图例周围绘制框架。默认值为None，它将从legend.frameon rcParam中获取值。

fancybox：None或布尔值

控制是否应在构成图例背景的FancyBboxPatch周围启用圆边。默认值为None，它将从legend.fancybox rcParam中获取值。

shadow：None或布尔值

控制是否在图例后面画一个阴影。默认值为None，它将从legend.shadow rcParam中获取值。

framealpha：None或浮点

控制图例框架的 Alpha 透明度。默认值为None，它将从legend.framealpha rcParam中获取值。

mode：{"expand", None}

如果mode设置为"expand"，图例将水平扩展来填充轴域区域（如果定义图例的大小，则为bbox_to_anchor）。

bbox_transform：None或者matplotlib.transforms.Transform

边界框的变换（bbox_to_anchor）。对于None值（默认），将使用Axes的transAxes变换。

title：字符串或者None

图例的标题，默认没有标题（None）。

borderpad：浮点或None

图例边框的内边距。以字体大小为单位度量。默认值为None，它将从legend.borderpad rcParam中获取值。

labelspacing：浮点或None

图例条目之间的垂直间距。以字体大小为单位度量。默认值为None，它将从legend.labelspacing rcParam中获取值。

handlelength：浮点或None

图例句柄的长度。以字体大小为单位度量。默认值为None，它将从legend.handlelength rcParam取值。

handletextpad：浮点或None

图例句柄和文本之间的间距。以字体大小为单位度量。默认值为None，它将从legend.handletextpad rcParam中获取值。

borderaxespad：浮点或None

轴和图例边框之间的间距。以字体大小为单位度量。默认值为None，它将从legend.borderaxespad rcParam中获取值。

columnspacing：浮点或None

列间距。以字体大小为单位度量。默认值为None，它将从legend.columnspacing rcParam中获取值。

handler_map：字典或None

自定义字典，用于将实例或类型映射到图例处理器。这个handler_map会更新在matplotlib.legend.Legend.get_legend_handler_map()中获得的默认处理器字典。

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控制图例条目

特地为添加到图例创建艺术家（也称为代理艺术家）

图例位置

相同轴域内的多个图例

图例处理器

实现自定义图例处理器

使用图例的现有示例

matplotlib.pyplot.legend(*args, **kwargs) 文档

参数

`matplotlib.pyplot.legend(*args, **kwargs)` 文档