Matplotlib 为多个axvspan设置一个图例元素

在使用Matplotlib进行数据可视化时，使用axvspan方法来标记时间段是非常常见的。然而，在某些情况下，将多个axvspan作为一个元素添加到图例中是一个实际应用而不是一种美学需求。本文将阐述如何在Matplotlib中将多个axvspan标记作为一个元素添加到图例中。

阅读更多：Matplotlib 教程

axvspan方法简介

Matplotlib提供了axvspan方法来标记在x轴上一个时间段。axvspan（xmin，xmax，ymin，ymax，** kwargs）方法接受4个参数。xmin和xmax是时间段的左右刻度位置，ymin和ymax是在y轴上的区域覆盖范围。xmin和xmax可以是绘图区间以外的值，Matplotlib会自动将其修剪到准确的区间内。下面是一份简单的代码：

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3, 4])
ax.axvspan(1.5, 2.5, color='gray', alpha=0.5)
plt.show()

可以看到，在上述代码中，axvspan方法创建了一个灰色的透明区域，覆盖了x轴上的1.5到2.5的刻度之间的区域。

将多个axvspan标记为一个元素

如果我们需要在同一图例中添加多个axvspan标记，我们可以使用以下方法：

定义每个axvspan的样式和标签

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3, 4])
ax.axvspan(1.5, 2.5, color='gray', alpha=0.5, label='Time period 1')
ax.axvspan(2.5, 3.5, color='blue', alpha=0.5, label='Time period 2')
plt.legend(loc='lower right')
plt.show()

重新打包图例

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3, 4])
ax.axvspan(1.5, 2.5, color='gray', alpha=0.5, label='Time period 1')
ax.axvspan(2.5, 3.5, color='blue', alpha=0.5, label='Time period 2')

handles, labels = plt.gca().get_legend_handles_labels()
labels2 = []
handles2 = []
for i in range(0, int(len(labels)/2)):
    label = labels[i*2] + ' & ' + labels[i*2+1]
    labels2.append(label)
    handles2.append(handles[i])
plt.legend(handles2, labels2, loc='lower right')
plt.show()

可以看到，我们已经将标签“Time period 1”和“Time period 2”合并为一个元素“Time period 1 & Time period 2”。

高级例子

我们可以将上述方法用于更高级的实例，例如，我们可以创建一个包含交错时间段的图形，如下所示：

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3, 4])
ax.axvspan(1.5, 2.5, color='gray', alpha=0.5, label='Before study')
ax.axvspan(2.5, 3.5, color='blue', alpha=0.5, label='Study time')
ax.axvspan(3.5, 3.7, color='green', alpha=0.5, label='Break time')
ax.axvspan(3.7, 4.2, color='red', alpha=0.5, label='After study')
handles, labels = plt.gca().get_legend_handles_labels()
labels2 = []
handles2 = []
for i in range(0, int(len(labels)/2)):
    label = labels[i*2] + ' & ' + labels[i*2+1]
    labels2.append(label)
    handles2.append(handles[i])

plt.legend(handles2, labels2, loc='lower right')
plt.show()

这样，我们可以为标记不同的时间段创建一个图例元素，以便更好地传递信息。此外，通过合并多个标签，我们还可以更好地利用图例中的空间，使其更清晰地呈现。