将图例添加到LineCollection图

Question

这是与Set line colors according to colormap中给出的答案相关的衍生问题，其中提出了一个很好的解决方案，根据颜色条绘制多条颜色的线条（参见下面的代码和输出图像）。

我有一个列表，用于存储与每个绘制线关联的字符串，如下所示：

legend_list = ['line_1', 'line_2', 'line_3', 'line_4']

我想在图表的右上角将这些字符串添加为一个框中的图例（第一个字符串对应于第一个绘制的线，依此类推）。我怎么能这样做？

如果有必要，我愿意不使用LineCollection，但我需要保持颜色栏和每条线的颜色相关联。

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代码和输出

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

# The line format you curently have:
lines = [[(0, 1, 2, 3, 4), (4, 5, 6, 7, 8)],
         [(0, 1, 2, 3, 4), (0, 1, 2, 3, 4)],
         [(0, 1, 2, 3, 4), (8, 7, 6, 5, 4)],
         [(4, 5, 6, 7, 8), (0, 1, 2, 3, 4)]]

# Reformat it to what `LineCollection` expects:
lines = [zip(x, y) for x, y in lines]

z = np.array([0.1, 9.4, 3.8, 2.0])

fig, ax = plt.subplots()
lines = LineCollection(lines, array=z, cmap=plt.cm.rainbow, linewidths=5)
ax.add_collection(lines)
fig.colorbar(lines)

# Manually adding artists doesn't rescale the plot, so we need to autoscale
ax.autoscale()

plt.show()

Answer 1

@ ubuntu的回答是正确的方法，如果你有少量的行。 （如果你想添加一个传奇，你可能会这样做！）

但是，为了显示其他选项，您仍然可以使用LineCollection，您只需要使用“代理艺术家”作为图例：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import LineCollection
from matplotlib.lines import Line2D

# The line format you curently have:
lines = [[(0, 1, 2, 3, 4), (4, 5, 6, 7, 8)],
         [(0, 1, 2, 3, 4), (0, 1, 2, 3, 4)],
         [(0, 1, 2, 3, 4), (8, 7, 6, 5, 4)],
         [(4, 5, 6, 7, 8), (0, 1, 2, 3, 4)]]

# Reformat it to what `LineCollection` expects:
lines = [tuple(zip(x, y)) for x, y in lines]

z = np.array([0.1, 9.4, 3.8, 2.0])

fig, ax = plt.subplots()
lines = LineCollection(lines, array=z, linewidths=5,
                       cmap=plt.cm.rainbow, norm=plt.Normalize(z.min(), z.max()))
ax.add_collection(lines)
fig.colorbar(lines)

# Manually adding artists doesn't rescale the plot, so we need to autoscale
ax.autoscale()

def make_proxy(zvalue, scalar_mappable, **kwargs):
    color = scalar_mappable.cmap(scalar_mappable.norm(zvalue))
    return Line2D([0, 1], [0, 1], color=color, **kwargs)
proxies = [make_proxy(item, lines, linewidth=5) for item in z]
ax.legend(proxies, ['Line 1', 'Line 2', 'Line 3', 'Line 4'])

plt.show()

Answer 2

如果你有大量的行，使用LineCollection比使用plt.plot要快，但是如果使用LineCollection，我还无法弄清楚如何添加图例。 legend guide表示要使用代理艺术家，但如果您必须为LineCollection中的每个线段创建不同的代理艺术家，那么咬住子弹并使用plt.plot可能会更好。

既然你想要一个传奇，你似乎有少量的线条似乎是合理的。实际上，这将是幸运的，因为尝试用plt.plot绘制数千行是一种缓慢的方法。

因此，如果您的行数较少，则以下情况应该可以正常工作：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.cm as cm

lines = [[(0, 1, 2, 3, 4), (4, 5, 6, 7, 8)],
         [(0, 1, 2, 3, 4), (0, 1, 2, 3, 4)],
         [(0, 1, 2, 3, 4), (8, 7, 6, 5, 4)],
         [(4, 5, 6, 7, 8), (0, 1, 2, 3, 4)]]

z = np.array([0.1, 9.4, 3.8, 2.0])

legend_list = ['line_1', 'line_2', 'line_3', 'line_4']

fig, ax = plt.subplots()
cmap = plt.get_cmap('rainbow')

def normalize(z):
    z = z.copy()
    z -= z.min()
    z /= z.max()
    return z

for (x, y), color, label in zip(lines, normalize(z), legend_list):
    plt.plot(x, y, label=label, color=cmap(color), lw=5)

m = cm.ScalarMappable(cmap=cmap)
m.set_array(z)
plt.colorbar(m)

ax.legend()
plt.savefig('/tmp/test.png')