Matplotlib 改变等高线标签文本对象的方向

在本文中，我们将介绍如何使用Matplotlib来调整等高线标签文本对象的方向。在数据可视化过程中，等高线图是常用的一种方式。通常，当我们绘制等高线图时，我们需要添加标签，以便更清晰地表示对应等高线所代表的值。Matplotlib提供了clabel函数来创建并添加这些标签，但标签文本的方向可能会影响图表的可读性。下面我们来看一些示例来说明如何在Matplotlib中调整等高线标签文本对象的方向。

首先，我们先导入必要的包和创建一个数据集。在本文中，我们将使用numpy库中的meshgrid()函数生成一个x轴坐标和y轴坐标的网格，以及一个与此坐标网格相同尺寸的具有相应函数值的数据集。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.arange(-2.0, 3.0, 0.1)
y = np.arange(-2.0, 3.0, 0.1)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X**3 + Y**2 - 3*X - 2*Y + 4

然后，我们可以使用 contour()函数将这个数据集表示成等高线图。

plt.contour(X, Y, Z)

阅读更多：Matplotlib 教程

水平偏移

如果我们想要将标签文本沿水平方向进行调整，我们可以设置fmt参数。fmt参数是标签文本格式的字符串。我们可以在字符串的开头加上%符号，并加上一个数值来指定水平偏移值的大小。如果要将文本向左移动，则必须使用-号来表示偏移值是负的。例如，fmt='%.2f'表示标签格式是浮点数，并且保留两个小数。而fmt='%-0.2f'则表示标签格式仍为浮点数，保留两个小数，但将其向左偏移一个字符宽度的大小。我们可以使用clabel()函数用这种格式添加标签。

cs = plt.contour(X, Y, Z)

plt.clabel(cs, inline=True, fontsize=10, fmt='%-0.2f', colors='k')

我们可以看到，标签的左侧被裁剪了一部分，这是由于标签的偏移导致标签文本越过了X轴的边界。

垂直偏移

如果我们想要将标签文本沿垂直方向进行调整，我们可以使用 manual、align 和 inline_spacing 参数来调整。下面是具体的设置：

manual: 提供调整标签位置的元组，元组列表的每个元素代表了对应等高线的每个标签位置的偏移量；
align: 决定标签文本的对齐方式。取值范围包括 top、bottom 或者 center，默认值为 center。在使用 manual 参数时，需要使用 align 参数；
inline_spacing: 是标签与其对应等高线之间的空间跨度。

cs = plt.contour(X, Y, Z)

manual_locations = [(-0.7, -1.2), (0.8, 0.7)]
plt.clabel(cs, inline=True,fontsize=10, manual=manual_locations, inline_spacing=10, align='top')

上述代码中，我们手动设置了两个标签的位置，manual_locations=[(-0.7, -1.2), (0.8, 0.7)]。并且我们将 align 设置为 top，来保持标签文本的对齐方式。inline_spacing 参数用于控制标签与等高线之间的空间跨度。

我们可以看到第一个标签上移了，并且与等高线的对齐方式改为了顶部对齐。第二个标签下移了，并给定了一个由inline_spacing参数定义的额外跨度。

改变标签文本的方向

Matplotlib的 clabel()函数还支持rotation和inline_direction参数，用于改变标签文本的方向。rotation参数可以通过以角度为单位的数值将标签文本旋转一个给定角度。而inline_direction参数用于确定标签文本的朝向。可以设置为up, down, horizontal。

下面，我们将采用指定的旋转和朝向来重新生成一个等高线图。具体来说，我们将标签文本设定为“50”，并将其旋转75度，并定义为水平方向。

cs = plt.contour(X, Y, Z)

plt.clabel(cs, inline=True, fontsize=10, fmt='50',
           rotation=75, inline_direction='horizontal')

可以看到，标签文本垂直于等高线，并且其方向被设定为水平。

总结

Matplotlib是一个非常强大的数据可视化库，支持绘制各种图形，并提供了多种方法来调整图表的各种元素，方便地打印或咨询使用者。本文介绍了如何在Matplotlib中调整等高线标签文本对象的方向，包括水平偏移、垂直偏移和文本方向的调整，并提供了相应的示例代码。希望读者能通过这篇文章掌握使用Matplotlib绘制等高线图的方法，并在实际应用中灵活运用。