matplotlib - 控制线条集合的大小/大量的线条

Question

与我的previous question类似，我想控制使用matplotlib绘制的线条的capstyle。但是，我有非常多的行，并且除了行集合之外的任何绘图都需要太长时间。是否有任何变通方法可以通用方式控制行集合中的行的capstyle（或者，绘制大量Line2D行的超快速方式）。例如，我尝试过使用matplotlib rc设置：

import matplotlib as mpl
mpl.rcParams['lines.solid_capstyle'] = 'round'
mpl.rcParams['lines.solid_joinstyle'] = 'round'

但这似乎没有任何影响。来自collections.py的文档字符串：

  

这些类并不意味着像它们的单个元素一样灵活（例如，您可能无法选择所有的线条样式），但它们对于常见用例来说是快速的（例如，大量的实线标记） ）

哪个解释为什么我似乎无法控制各种参数，但我仍然想要这样做！我已经看了AGG后端的代码（_backend_agg.cpp：不是我真的理解它），看来line_cap和line_join由gc.cap和gc.join控制，其中gc来自GCAgg类。有谁知道如何从Python控制这个？我在这里问正确的问题吗？也许这是控制这些参数的更简单方法吗？

非常感谢任何帮助......我非常渴望得到这个工作，所以即使是疯狂的黑客也欢迎！

谢谢，

卡森

Answer 1

由于您在提问中提到您不介意“脏”解决方案，因此一个选项如下。

特定LineCollection的“绘制过程”由draw类（Collection的基础）中定义的LineCollection方法处理。此方法通过语句GraphicsContextBase创建backend_bases.py的实例（在gc = renderer.new_gc()中定义）。似乎正是这个对象控制着控制capstyle（属性_capstyle）的属性。因此，可以将GraphicsContextBase子类化，覆盖_capstyle属性，并将新的new_gc方法注入RendererBase类，以便后续调用new_gc返回自定义实例：

借用@florisvb（假设Python3）的答案借用示例：

#!/usr/bin/env python
import types

import numpy as np
from matplotlib.backend_bases import GraphicsContextBase, RendererBase
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import LineCollection

class GC(GraphicsContextBase):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self._capstyle = 'round'

def custom_new_gc(self):
    return GC()

RendererBase.new_gc = types.MethodType(custom_new_gc, RendererBase)
#----------------------------------------------------------------------
np.random.seed(42)

x = np.random.random(10)
y = np.random.random(10)

points = np.array([x, y]).T.reshape((-1, 1, 2))
segments = np.concatenate([points[:-1], points[1:]], axis=1)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

linewidth = 10
lc = LineCollection(segments, linewidths=linewidth)
ax.add_collection(lc)

fig.savefig('fig.png')

这会产生：

Answer 2

更新@ewcz 的答案，因为该线程仍然出现在搜索结果中。
现在可以使用 path_effects 而不是定义自己的 GraphicsContextBase。

例如

import numpy as np
import matplotlib.patheffects as path_effects
from matplotlib.collections import LineCollection

np.random.seed(42)

x = np.random.random(10)
y = np.random.random(10)

points = np.array([x, y]).T.reshape((-1, 1, 2))
segments = np.concatenate([points[:-1], points[1:]], axis=1)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

linewidth = 10

### Stroke redraws the segment passing kwargs down to the GC renderer
lc = LineCollection(segments, linewidths=linewidth, 
    path_effects=[path_effects.Stroke(capstyle="round")])

ax.add_collection(lc)

fig.show()

Example png output with smooth lines 它似乎也适用于 pdf 输出

Answer 3

我正在努力解决同样的问题。我最终在我的线集合上绘制了一个散点图。它并不完美，但它可能适用于您的应用程序。有一些细微之处 - 下面是一个有效的例子。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import LineCollection

x = np.random.random(10)
y = np.random.random(10)
z = np.arange(0,10)

points = np.array([x, y]).T.reshape(-1, 1, 2)
segments = np.concatenate([points[:-1], points[1:]], axis=1)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

linewidth = 10
cmap = plt.get_cmap('jet')
norm = plt.Normalize(np.min(z), np.max(z))
color = cmap(norm(z))

lc = LineCollection(segments, linewidths=linewidth, cmap=cmap, norm=norm)
lc.set_array(z)
lc.set_zorder(z.tolist())
ax.add_collection(lc)

ax.scatter(x,y,color=color,s=linewidth**2,edgecolor='none', zorder=(z+2).tolist())