Matplotlib 变宽度线条绘图

在Matplotlib中，我们可以设置线条的宽度（linewidth），但是这个宽度会对所有的线条生效，如果我们想实现一个变宽度的线条，该怎么做呢？本文将介绍如何使用Matplotlib绘制变宽度的线条。

方案一：Scatter绘图

我们可以使用Scatter绘图来实现变宽度的线条。这里的Scatter绘图不是用来绘制散点图的，而是利用它来绘制一些点，然后将它们连成一条线条。

代码示例：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig, ax = plt.subplots()

x = np.linspace(0, 100, 10)
y = np.sin(x)
widths = np.linspace(1, 10, 10)

ax.scatter(x, y, s=0)  # 绘制点，s=0表示不显示点

for i in range(len(x) - 1):
    ax.plot(x[i:i+2], y[i:i+2], linewidth=widths[i])

plt.show()

在这个示例中，我们使用Scatter绘图绘制了一些点，并使用plot函数将它们连接成一条线条。每个点的大小为0，不显示在图中，只是用来连接线条。线条的宽度由一个数组widths控制，这个数组与x、y数组长度相同，对应每个线段的宽度。

这种方法的优点是可控性高，可以自由地控制每个线段的宽度。但是缺点也很明显，就是需要自己手动计算每个线段的起点和终点，代码比较麻烦。

方案二：fill_between绘图

我们还可以使用fill_between函数实现变宽度的线条。fill_between用来填充两条函数曲线之间的空间，我们只需要把空间填成线条的形状即可。

代码示例：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig, ax = plt.subplots()

x = np.linspace(0, 100, 10)
y = np.sin(x)
widths = np.linspace(1, 10, 10)

for i in range(len(x) - 1):
    x0, y0 = x[i], y[i]
    x1, y1 = x[i+1], y[i+1]
    w = widths[i]
    ax.fill_between([x0, x1], [y0-w, y1-w], [y0+w, y1+w], color='k')

plt.show()

在这个示例中，我们使用fill_between函数来填充线条的形状。x轴和y轴的坐标分别由x、y数组控制，线条的宽度由一个数组widths控制。fill_between函数的三个参数分别是x轴坐标、y轴下界、y轴上界，用来填充两条曲线之间的空间。

这种方法的优点是代码简单，不需要手动计算每个线段的位置，缺点是需要手动调整填充空间的位置和大小，可控性不高。

方案三：LineCollection绘图

我们还可以使用LineCollection绘图来实现变宽度的线条。LineCollection可以用来绘制多个线段，我们只需要将所有线段合并在一起，然后根据需要设置每个线段的宽度即可。

代码示例：

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

fig, ax = plt.subplots()

x = np.linspace(0, 100, 10)
y = np.sin(x)
widths = np.linspace(1, 10, 10)

lines = [[(x[i], y[i]), (x[i+1], y[i+1])] for i in range(len(x)-1)]
lc = LineCollection(lines, linewidths=widths)

ax.add_collection(lc)

plt.show()

在这个示例中，我们使用LineCollection绘图来绘制多个线段。将所有的线段用一个列表lines表示，每个元素是一个包含两个点的元组，表示一个线段的起点和终点。将线段列表和线段宽度列表作为参数传给LineCollection对象，通过add_collection方法添加到Ax中即可。

这种方法的优点是代码简单，对于多个线段的情况比较适用，可控性较高。

总结

在本文中，我们介绍了三种方法来实现Matplotlib绘制变宽度的线条。Scatter绘图需要手动计算每个线段的位置，可控性较高；fill_between绘图代码简单，可控性较低；LineCollection绘图适用于多个线段的情况，可控性较高。在实际使用中，我们可以根据具体情况选择不同的方法，以便实现最佳效果。