Matplotlib - 游标部件

什么是游标部件？

Matplotlib 游标部件具体是指 Matplotlib 的 widgets 模块中的 Cursor 类。它提供了一种交互式显示绘图坐标和数据值的方法，当游标在绘图上移动时，它会实时显示相应位置的坐标和数据。此功能对于交互式探索数据点或从绘图中获取特定信息特别有用。

游标部件的关键特性

以下是 matplotlb 库游标部件的关键特性。

交互式游标 − Cursor 类创建一个交互式游标，跟踪鼠标指针在 Matplotlib 绘图上移动时的位置。

坐标显示 − 当游标悬停在绘图上时，部件会显示数据坐标中的 x 和 y 坐标，这些坐标对应于游标的位置。

数据值显示 − 我们可以选择配置游标以显示游标位置处的数据值或其他相关信息，这对于可视化特定数据点很有用。

使用游标部件的基本工作流程

以下是游标部件使用情况的基本流程图。

启用游标部件

在 Matplotlib 中启用游标部件涉及使用 `plt.connect()` 将一个函数连接到 `'motion_notify_event'` 事件，以处理绘图上的游标移动。

此设置允许我们交互式地在控制台中查看游标的坐标，当我们将它移动到绘图上时。我们可以修改函数 `on_move()` 以执行其他操作或以不同的方式显示信息，这取决于我们的特定需求。

示例

在这个例子中，`on_move()` 是一个处理游标移动事件的函数。它检查游标是否在绘图区域内 (`event.inaxes`) 并检索游标的 x 和 y 坐标 (`event.xdata` 和 `event.ydata`)。`plt.connect('motion_notify_event', on_move)` 将 `'motion_notify_event'` 连接到 `on_move()` 函数，这启用了游标部件。当游标在绘图上移动时，`on_move()` 函数将被触发。

import matplotlib.pyplot as plt
# Function to handle cursor movement
def on_move(event):
   if event.inaxes:  # Check if the cursor is within the plot area
      x, y = event.xdata, event.ydata  # Get cursor position
      print(f'Cursor at x={x:.2f}, y={y:.2f}')  # Display coordinates
# Creating a plot
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot([1, 2, 3], [4, 5, 6])
# Connecting the 'motion_notify_event' to the function 'on_move'
plt.connect('motion_notify_event', on_move)
plt.show()

输出

显示信息

在 Matplotlib 中的自定义部件中显示信息允许我们创建具有自定义元素的交互式绘图，以展示特定信息或增强用户交互。让我们创建一个简单的示例。在这里，我们将频率设置为 45。

示例

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.widgets import TextBox, Button
import numpy as np
# Generate sample data
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)
# Create a plot
fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y)
# Function to update the plot based on input
def update(text):
   frequency = float(text)  # Get the frequency value from the input
   new_y = np.sin(frequency * x)  # Generate new y values based on frequency
   line.set_ydata(new_y)  # Update the plot
   ax.set_title(f'Sine Wave with Frequency={frequency:.2f}')  # Update plot title
   fig.canvas.draw_idle()  # Redraw the plot
# Create a textbox widget for input
text_box = TextBox(plt.axes([0.1, 0.9, 0.1, 0.075]), 'Frequency')
text_box.on_submit(update)  # Connect the textbox to the update function
# Display the plot
plt.show()

输出

自定义显示信息

在 Matplotlib 中使用游标部件时，我们可以根据游标在绘图上的位置自定义显示的信息。这是一个如何实现它的示例。

示例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# Generating sample data
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)
# Creating a plot
fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y)
# Function to update displayed information based on cursor position
def update_cursor_info(event):
   if event.inaxes:
      x_cursor, y_cursor = event.xdata, event.ydata
      ax.set_title(f'Cursor at x={x_cursor:.2f}, y={y_cursor:.2f}')
      fig.canvas.draw_idle()
# Connecting the 'motion_notify_event' to update_cursor_info function
plt.connect('motion_notify_event', update_cursor_info)
plt.show()

输出

交互性和应用

游标部件中的交互性提供了一种强大的方法来增强用户与绘图的互动。通过使用游标部件，用户可以交互式地探索数据点并获得见解。让我们增强之前的示例以演示交互性和潜在的应用。

示例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# Generating sample data
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)
# Creating a plot
fig, ax = plt.subplots()
line, = ax.plot(x, y, label='Sine Wave')
# Function to update displayed information based on cursor position
def update_cursor_info(event):
   if event.inaxes:
      x_cursor, y_cursor = event.xdata, event.ydata
      ax.set_title(f'Cursor at x={x_cursor:.2f}, y={y_cursor:.2f}')
      fig.canvas.draw_idle()
# Connecting the 'motion_notify_event' to update_cursor_info function
plt.connect('motion_notify_event', update_cursor_info)
# Adding a legend
ax.legend()
# Adding interactivity with a button to toggle visibility of the sine wave
def toggle_visibility(event):
   current_visibility = line.get_visible()
   line.set_visible(not current_visibility)
   ax.legend().set_visible(not current_visibility)
   fig.canvas.draw_idle()
# Creating a button widget
button_ax = plt.axes([0.8, 0.025, 0.1, 0.04])
toggle_button = plt.Button(button_ax, 'Toggle Visibility')
toggle_button.on_clicked(toggle_visibility)
plt.show()

输出

向曲线添加游标

在这个例子中，我们在 Matplotlib 中向曲线添加了一个游标。

示例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

class CursorClass(object):
   def __init__(self, ax, x, y):
      self.ax = ax
      self.ly = ax.axvline(color='yellow', alpha=0.5)
      self.marker, = ax.plot([0], [0], marker="o", color="red", zorder=3)
      self.x = x
      self.y = y
      self.txt = ax.text(0.7, 0.9, '')

   def mouse_event(self, event):
      if event.inaxes:
         x, y = event.xdata, event.ydata
         indx = np.searchsorted(self.x, [x])[0]
         x = self.x[indx]
         y = self.y[indx]
         self.ly.set_xdata(x)
         self.marker.set_data([x], [y])
         self.txt.set_text('x=%1.2f, y=%1.2f' % (x, y))
         self.txt.set_position((x, y))
         self.ax.figure.canvas.draw_idle()
      else:
         return

t = np.arange(0.0, 1.0, 0.01)
s = np.sin(2 * 2 * np.pi * t)

fig, ax = plt.subplots()

cursor = CursorClass(ax, t, s)
cid = plt.connect('motion_notify_event', cursor.mouse_event)

ax.plot(t, s, lw=2, color='green')
plt.axis([0, 1, -1, 1])

plt.show()

输出

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