Matplotlib - 填充图

填充图，也称为填充区域图或面积图，是一种用于视觉化表示数据的图表类型。在填充图中，数据线与 x 轴或其他参考线之间的区域会填充颜色或图案。

想象一下，你正在跟踪城市一个月内的每日温度波动。你可以创建一个填充图来可视化每天的温度范围。x 轴表示月份的日期，y 轴表示摄氏度的温度。每天的温度范围由填充区域表示，最高温度和最低温度之间的区域填充颜色 −

Matplotlib 中的填充图

Matplotlib 中的填充图就像在图表上给线条之间着色一样。它不仅仅显示点或线，还会用颜色填充这些点或线之间的区域。这有助于更清晰地看出数据的形状。

我们可以使用 'pyplot' 模块中的 fill_between() function 来在 Matplotlib 中创建填充图。该函数接受 X 和 Y 坐标作为数组，并在 2D 空间中曲线包围的区域填充特定颜色。

让我们开始绘制一个基本的填充图。

示例 - 基本填充图

Matplotlib 中的基本填充图是一种可视化，其中连接数据点的线条下方的区域填充颜色。这种图表有助于更轻松地视觉化解释数据并识别模式或趋势。

在下面的示例中，我们正在创建一个填充线图。我们生成从 0 到 10 的 x 轴值，然后通过取每个 x 轴值的正弦值计算对应的 y 轴值。接下来，我们填充线条下方和 x 轴上方的区域，结果是一个填充线图 −

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 创建示例数据
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

# 创建填充线图
plt.fill_between(x, y, color='skyblue', alpha=0.4, label='Filled Line')

# 添加标签和标题
plt.xlabel('X轴')
plt.ylabel('Y轴')
plt.title('基本填充图')

# 显示图表
plt.show()

输出

以上代码的输出如下 −

示例 - 两条线之间的填充图

Matplotlib 中两条线之间的填充图指的是在图表上两条线之间的区域着色。这两条线穿越 XY 平面，它们形成的封闭区域会被填充颜色。

在这里，我们在 XY 平面中创建两条线之间的填充图。两条线 'Y1' 和 'Y2' 分别通过取 x 轴值的正弦值和余弦值计算。然后，我们填充两条线包围的区域，创建两条线之间的填充图 −

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 创建示例数据
x = np.linspace(0, 10, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)

# 创建两条线之间的填充图
plt.fill_between(x, y1, y2, color='lightgreen', alpha=0.4, label='Filled Between Lines')

# 添加标签和标题
plt.xlabel('X轴')
plt.ylabel('Y轴')
plt.title('两条线之间的填充图')

# 显示图表
plt.show()

输出

以上代码的输出如下 −

示例 - 垂直线之间的填充图

在这里，我们创建两条垂直线之间的填充图。我们使用 axvspan() function 在轴上添加垂直跨度（矩形）。这个矩形在水平方向从 xmin 到 xmax 延伸，默认在垂直方向覆盖整个 Y 轴 −

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots()

line1 = 3 # 垂直线 x = 3
line2 = 5 # 垂直线 x = 5

ax.axvspan(line1, line2, alpha=.5, color='green')

plt.show()

输出

输出结果如下 −

示例 - 填充极区面积图

在 Matplotlib 中，填充极区面积图是一种可视化形式，其中曲线包围的区域用颜色填充。该曲线在极坐标系中创建，这意味着数据点的位置由半径和角度决定，而不是 X 和 Y 坐标。

以下示例生成一个填充极区面积图。数据点的坐标由角度（theta）定义，从 0 到 2，以及曲线的半径（r），它随角度的余弦变化。曲线下的区域用颜色填充。在结果图中，曲线下的极区面积被填充 −

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 为极坐标图创建示例数据
theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
r = 3 + 2 * np.cos(6 * theta)

# 创建填充极区面积图
plt.fill_between(theta, r, color='purple', alpha=0.5, label='Filled Polar Area Plot')

# 添加标题
plt.title('Filled Polar Area Plot')

# 显示图形
plt.show()

输出

执行上述代码后，我们得到以下输出 −

示例 - 来自不规则数据的填充图

在 Matplotlib 中，来自不规则数据的填充图是一种在图表上表示彩色区域的方式，其中数据点分布不规则。这些点与 x 轴包围的区域用颜色填充。

现在，我们使用图表上不规则分布的数据点创建一条曲线，并填充曲线下的图。我们使用 x 轴和 y 轴的数组定义数据点。这些点包围的区域用颜色填充 −

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 创建不规则数据点
x = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 4, 3, 2, 1])
y = np.array([0, 1, 0, 1, 0, -1, 0, -1, 0])

# 绘制不规则数据点
plt.plot(x, y, color='blue', label='Irregular Data Points', marker='o')

# 在曲线与 x 轴之间创建填充多边形
plt.fill_between(x, y, color='lightgreen', alpha=0.5, label='Filled Plot from Irregular Data')

# 添加标签和标题
plt.xlabel('X-axis')
plt.ylabel('Y-axis')
plt.title('Filled Plot from Irregular Data')

# 显示图形
plt.show()

输出

得到的输出如下所示 −