在Python中如何繪制帶有連接線(xiàn)的雙餅圖

這篇文章主要介紹“在Python中如何繪制帶有連接線(xiàn)的雙餅圖”的相關(guān)知識(shí)，小編通過(guò)實(shí)際案例向大家展示操作過(guò)程，操作方法簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)，希望這篇“在Python中如何繪制帶有連接線(xiàn)的雙餅圖”文章能幫助大家解決問(wèn)題。

一、導(dǎo)入所需的庫(kù)

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.patches import ConnectionPatch
from matplotlib import cm

matplotlib.patches 模塊中的 ConnectionPatch 類(lèi)可以用來(lái)繪制兩個(gè)子圖之間的連線(xiàn)。在雙餅圖等可視化中，可以利用這個(gè)類(lèi)來(lái)繪制兩個(gè)子圖之間的連線(xiàn)，用以表達(dá)它們之間的關(guān)系。該類(lèi)提供了許多參數(shù)和方法，可以用來(lái)控制連線(xiàn)的樣式和位置等屬性。

ConnectionPatch 用于在 Matplotlib 中添加連線(xiàn)，其主要參數(shù)如下：

• xyA：連接線(xiàn)的起始點(diǎn)；

• xyB：連接線(xiàn)的結(jié)束點(diǎn)；

• coordsA：起始點(diǎn)的坐標(biāo)系，默認(rèn)為 data；

• coordsB：結(jié)束點(diǎn)的坐標(biāo)系，默認(rèn)為 data；

• axesA：起始點(diǎn)所在的 Axes 對(duì)象；

• axesB：結(jié)束點(diǎn)所在的 Axes 對(duì)象；

• color：連接線(xiàn)的顏色；

• linewidth：連接線(xiàn)的線(xiàn)寬；

• linestyle：連接線(xiàn)的線(xiàn)型。

ConnectionPatch 的常用方法包括：

• set_color：設(shè)置連接線(xiàn)的顏色；

• set_linewidth：設(shè)置連接線(xiàn)的線(xiàn)寬；

• set_linestyle：設(shè)置連接線(xiàn)的線(xiàn)型。

cm是Matplotlib的顏色映射模塊，它提供了一系列的顏色方案，包括了單色調(diào)，分段調(diào)色和連續(xù)漸變調(diào)色等多種顏色方案，能夠更好的滿(mǎn)足數(shù)據(jù)可視化中的需求。

二、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)

# 大餅圖數(shù)據(jù)
labels = ['301', '302', '303', '304', '305', '307', '308', '306']
size = [219324, 94739, 75146, 71831, 54051, 21458, 9990, 50843]
# 大餅圖分裂距離
explode = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.1)
# 小餅圖數(shù)據(jù)
labels2 = ['402', '407']
size2 = [12255, 207069]
width = 0.2

這段代碼用于定義大餅圖和小餅圖的數(shù)據(jù)，并設(shè)置大餅圖的分裂距離和小餅圖的寬度。

具體解釋如下：

• labels：定義大餅圖每個(gè)分裂塊的標(biāo)簽，即分別表示哪個(gè)區(qū)域。

• size：定義大餅圖每個(gè)分裂塊的大小，即表示每個(gè)區(qū)域的數(shù)量或占比。

• explode：定義大餅圖每個(gè)分裂塊距離餅心的距離，即分裂塊是否需要彈出，這里設(shè)置為不彈出。

• labels2：定義小餅圖每個(gè)分裂塊的標(biāo)簽，即分別表示哪個(gè)區(qū)域。

• size2：定義小餅圖每個(gè)分裂塊的大小，即表示每個(gè)區(qū)域的數(shù)量或占比。

• width：定義小餅圖的寬度，這里設(shè)置為0.2。

三、繪制雙餅圖

3.1 創(chuàng)建畫(huà)布和子圖對(duì)象

fig = plt.figure(figsize=(9, 5))
ax1 = fig.add_subplot(121)
ax2 = fig.add_subplot(122)

這部分代碼創(chuàng)建了一個(gè)大小為 (9, 5) 的畫(huà)布 fig，并在該畫(huà)布上添加了兩個(gè)子圖 ax1 和 ax2。

其中，fig.add_subplot(121) 表示將畫(huà)布分為 1 行 2 列的子圖，選擇第 1 個(gè)子圖（即左邊的子圖）；fig.add_subplot(122) 則表示選擇第 2 個(gè)子圖（即右邊的子圖）。子圖的編號(hào)規(guī)則類(lèi)似于數(shù)組索引，行號(hào)從上到下從 1 開(kāi)始遞增，列號(hào)從左到右從 1 開(kāi)始遞增，如 (1, 1) 表示第一行第一列的子圖，(1, 2) 表示第一行第二列的子圖。在這里 121 和 122 分別表示第一行的第一個(gè)子圖和第二個(gè)子圖。

3.2 繪制大餅圖

ax1.pie(size,
        autopct='%1.1f%%',
        startangle=30,
        labels=labels,
        colors=cm.Blues(range(10, 300, 50)),
        explode=explode)

這段代碼用于在第一個(gè)子圖(ax1)中繪制一個(gè)餅圖。具體參數(shù)的含義如下：

• size: 餅圖的數(shù)據(jù)，表示每個(gè)餅圖塊的大小。

• autopct: 餅圖塊的數(shù)據(jù)標(biāo)簽格式，“%1.1f%%” 表示保留一位小數(shù)并添加百分號(hào)。

• startangle: 餅圖塊的開(kāi)始角度，30度為起始點(diǎn)，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

• labels: 餅圖塊的標(biāo)簽，與 size 對(duì)應(yīng)。

• colors: 餅圖塊的顏色，使用了 cm.Blues() 函數(shù)生成一個(gè)顏色列表。

• explode: 餅圖塊的分裂距離，表示是否與餅圖中心分離。例如 (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.1) 表示最后一個(gè)餅圖塊與中心分離 0.1 個(gè)半徑長(zhǎng)度。

可以根據(jù)需要調(diào)整這些參數(shù)以及其他餅圖的參數(shù)來(lái)獲得所需的效果。

3.3 繪制小餅圖

ax2.pie(size2,
        autopct='%1.1f%%',
        startangle=90,
        labels=labels2,
        colors=cm.Blues(range(10, 300, 50)),
        radius=0.5,
        shadow=False)

這段代碼用于繪制第二個(gè)小餅圖。具體參數(shù)含義如下：

• size2：小餅圖的數(shù)據(jù)，即 [12255, 207069]；

• autopct：格式化鍥形塊的數(shù)據(jù)標(biāo)簽，‘%1.1f%%’ 表示保留一位小數(shù)，并在后面加上百分號(hào)；

• startangle：小餅圖的起始角度，以度數(shù)表示，這里設(shè)為 90 度，即從豎直方向開(kāi)始；

• labels2：小餅圖的標(biāo)簽，即 [‘402’, ‘407’]；

• colors：指定顏色，這里使用 cm.Blues 函數(shù)生成一組藍(lán)色系列顏色；

• radius：小餅圖的半徑，這里設(shè)為 0.5；

• shadow：是否添加陰影，這里設(shè)為 False。

在這段代碼中，我們創(chuàng)建了一個(gè)名為 ax2 的子區(qū)域?qū)ο螅⑹褂?pie 方法繪制了一個(gè)小餅圖，將 size2 中的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)。其他參數(shù)指定了鍥形塊的格式、顏色、標(biāo)簽等屬性，進(jìn)一步定制了圖形的樣式。

3.4 連接線(xiàn)1，連接大餅圖的上邊緣和小餅圖的餅塊

theta1, theta2 = ax1.patches[-1].theta1, ax1.patches[-1].theta2
center, r = ax1.patches[-1].center, ax1.patches[-1].r
x = r * np.cos(np.pi / 180 * theta2) + center[0]
y = np.sin(np.pi / 180 * theta2) + center[1]
con1 = ConnectionPatch(xyA=(0, 0.5),
                       xyB=(x, y),
                       coordsA=ax2.transData,
                       coordsB=ax1.transData,
                       axesA=ax2, axesB=ax1)

這部分代碼是用來(lái)計(jì)算連接兩個(gè)餅圖的連接線(xiàn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，并創(chuàng)建一個(gè) ConnectionPatch 對(duì)象用于繪制連接線(xiàn)。

• theta1 和 theta2 分別表示餅圖上最后一個(gè)扇形的起始角度和終止角度。

• center 表示餅圖中最后一個(gè)扇形的中心點(diǎn)位置。

• r 表示餅圖的半徑。

• x 和 y 表示連接線(xiàn)的終點(diǎn)坐標(biāo)，其中 x 通過(guò)利用三角函數(shù)計(jì)算出來(lái)。

接下來(lái)，ConnectionPatch 的參數(shù)解釋?zhuān)?/p>

• xyA 表示連接線(xiàn)的起點(diǎn)位置，這里設(shè)為 (0, 0.5) 表示在小餅圖上以它的左邊中間位置為起點(diǎn)。

• xyB 表示連接線(xiàn)的終點(diǎn)位置，這里為 (x, y) 表示在大餅圖上以計(jì)算得到的 x 和 y 為終點(diǎn)位置。

• coordsA 和 coordsB 表示起點(diǎn)和終點(diǎn)所在的坐標(biāo)系，這里分別為小餅圖和大餅圖的坐標(biāo)系。

• axesA 和 axesB 分別表示起點(diǎn)和終點(diǎn)所在的子圖對(duì)象，這里分別為小餅圖和大餅圖的子圖對(duì)象，即 ax2 和 ax1。

3.5 連接線(xiàn)2，連接大餅圖的下邊緣和小餅圖的餅塊

x = r * np.cos(np.pi / 180 * theta1) + center[0]
y = np.sin(np.pi / 180 * theta1) + center[1]
con2 = ConnectionPatch(xyA=(-0.1, -0.49),
                       xyB=(x, y),
                       coordsA='data',
                       coordsB='data',
                       axesA=ax2, axesB=ax1)

這段代碼用于創(chuàng)建連接線(xiàn)的第二個(gè)對(duì)象con2。具體解釋如下：

• x 和 y 分別代表了連接線(xiàn)從小餅圖中(-0.1,-0.49)這個(gè)點(diǎn)出發(fā)，到大餅圖中theta1角度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的終點(diǎn)坐標(biāo)。其中，theta1是通過(guò)訪問(wèn)ax1.patches[-1].theta1獲得的。

• coordsA 和 coordsB 表示終點(diǎn)和起點(diǎn)坐標(biāo)的坐標(biāo)系類(lèi)型。這里都是 ‘data’ 表示使用數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，即默認(rèn)的 x 和 y 坐標(biāo)值。

• axesA 和 axesB 表示終點(diǎn)和起點(diǎn)所在的子圖對(duì)象。其中，axesA 為小餅圖，axesB 為大餅圖。

• 這里使用ConnectionPatch函數(shù)創(chuàng)建連接線(xiàn)對(duì)象。

3.6 添加連接線(xiàn)

for con in [con1, con2]:
    con.set_color('gray')
    ax2.add_artist(con)
    con.set_linewidth(1)

這段代碼用于設(shè)置連接線(xiàn)的顏色和粗細(xì)，并將連接線(xiàn)添加到小餅圖的坐標(biāo)系上。具體來(lái)說(shuō)，循環(huán)遍歷連接線(xiàn)對(duì)象列表 [con1, con2]，并依次對(duì)每個(gè)連接線(xiàn)進(jìn)行以下操作：

• 調(diào)用 set_color() 方法設(shè)置連接線(xiàn)的顏色為灰色。

• 調(diào)用 ax2.add_artist() 方法將連接線(xiàn)添加到小餅圖的坐標(biāo)系上。

• 調(diào)用 set_linewidth() 方法設(shè)置連接線(xiàn)的寬度為 1。

3.7 調(diào)整子圖布局

fig.subplots_adjust(wspace=0)
plt.show()

這行代碼調(diào)整了子圖之間的水平間距，將間距設(shè)置為0，即將子圖緊密排列。wspace參數(shù)表示子圖之間的寬度間距。具體來(lái)說(shuō)，這行代碼將第一個(gè)子圖和第二個(gè)子圖之間的間距設(shè)置為0，使它們之間沒(méi)有空隙。

四、源代碼

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.patches import ConnectionPatch
from matplotlib import cm
# 大餅圖數(shù)據(jù)
labels = ['301', '302', '303', '304', '305', '307', '308', '306']
size = [219324, 94739, 75146, 71831, 54051, 21458, 9990, 50843]
# 大餅圖分裂距離
explode = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.1)
# 小餅圖數(shù)據(jù)
labels2 = ['402', '407']
size2 = [12255, 207069]
width = 0.2
# 創(chuàng)建畫(huà)布和子圖對(duì)象
fig = plt.figure(figsize=(9, 5))
ax1 = fig.add_subplot(121)
ax2 = fig.add_subplot(122)
# 繪制大餅圖
ax1.pie(size,
        autopct='%1.1f%%',
        startangle=30,
        labels=labels,
        colors=cm.Blues(range(10, 300, 50)),
        explode=explode)
# 繪制小餅圖
ax2.pie(size2,
        autopct='%1.1f%%',
        startangle=90,
        labels=labels2,
        colors=cm.Blues(range(10, 300, 50)),
        radius=0.5,
        shadow=False)
# 連接線(xiàn)1，連接大餅圖的上邊緣和小餅圖的餅塊
theta1, theta2 = ax1.patches[-1].theta1, ax1.patches[-1].theta2
center, r = ax1.patches[-1].center, ax1.patches[-1].r
x = r * np.cos(np.pi / 180 * theta2) + center[0]
y = np.sin(np.pi / 180 * theta2) + center[1]
con1 = ConnectionPatch(xyA=(0, 0.5),
                       xyB=(x, y),
                       coordsA=ax2.transData,
                       coordsB=ax1.transData,
                       axesA=ax2, axesB=ax1)
# 連接線(xiàn)2，連接大餅圖的下邊緣和小餅圖的餅塊
x = r * np.cos(np.pi / 180 * theta1) + center[0]
y = np.sin(np.pi / 180 * theta1) + center[1]
con2 = ConnectionPatch(xyA=(-0.1, -0.49),
                       xyB=(x, y),
                       coordsA='data',
                       coordsB='data',
                       axesA=ax2, axesB=ax1)
# 添加連接線(xiàn)
for con in [con1, con2]:
    con.set_color('gray')
    ax2.add_artist(con)
    con.set_linewidth(1)
# 調(diào)整子圖布局
fig.subplots_adjust(wspace=0)
# 顯示圖像
plt.show()

可視化結(jié)果為：

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