带有 twinx() 的次轴：如何添加到图例

问题描述：

我有一个带有两个 y 轴的图，使用twinx()。我还为线条添加了标签，并希望使用 显示它们legend()，但我只成功获取了图例中一个轴的标签：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')
ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(time, temp, '-r', label = 'temp')
ax.legend(loc=0)
ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ,m^{-2},d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

因此，我仅获取图例中第一个轴的标签，而没有获取第二个轴的标签“temp”。我该如何将第三个标签添加到图例中？

解决方案 1：

您可以通过添加以下行轻松添加第二个图例：

ax2.legend(loc=0)

你会得到这个：

但是如果您希望所有标签都放在一个图例上，那么您应该执行以下操作：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

time = np.arange(10)
temp = np.random.random(10)*30
Swdown = np.random.random(10)*100-10
Rn = np.random.random(10)*100-10

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

lns1 = ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
lns2 = ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')
ax2 = ax.twinx()
lns3 = ax2.plot(time, temp, '-r', label = 'temp')

# added these three lines
lns = lns1+lns2+lns3
labs = [l.get_label() for l in lns]
ax.legend(lns, labs, loc=0)

ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ,m^{-2},d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

这将给你这个：

解决方案 2：

我不确定此功能是否是新的，但您也可以使用 get_legend_handles_labels() 方法，而不是自己跟踪线条和标签：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

pi = np.pi

# fake data
time = np.linspace (0, 25, 50)
temp = 50 / np.sqrt (2 * pi * 3**2) \n        * np.exp (-((time - 13)**2 / (3**2))**2) + 15
Swdown = 400 / np.sqrt (2 * pi * 3**2) * np.exp (-((time - 13)**2 / (3**2))**2)
Rn = Swdown - 10

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')
ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(time, temp, '-r', label = 'temp')

# ask matplotlib for the plotted objects and their labels
lines, labels = ax.get_legend_handles_labels()
lines2, labels2 = ax2.get_legend_handles_labels()
ax2.legend(lines + lines2, labels + labels2, loc=0)

ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ,m^{-2},d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

解决方案 3：

从 matplotlib 2.1 版开始，您可以使用图例。除了ax.legend()使用轴上的句柄生成图例之外ax，您还可以创建图例

fig.legend(loc="右上")

这将收集图中所有子图的所有句柄。由于它是图例，它将被放置在图的角落，并且参数loc与图相关。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x = np.linspace(0,10)
y = np.linspace(0,10)
z = np.sin(x/3)**2*98

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax.plot(x,y, '-', label = 'Quantity 1')

ax2 = ax.twinx()
ax2.plot(x,z, '-r', label = 'Quantity 2')
fig.legend(loc="upper right")

ax.set_xlabel("x [units]")
ax.set_ylabel(r"Quantity 1")
ax2.set_ylabel(r"Quantity 2")

plt.show()

为了将图例放回轴中，需要提供 abbox_to_anchor和 a bbox_transform。后者将是图例应驻留在的轴的轴变换。前者可能是由loc轴坐标中给出的边缘的坐标。

fig.legend(loc="upper right", bbox_to_anchor=(1,1), bbox_transform=ax.transAxes)

解决方案 4：

您可以通过在 ax 中添加以下行轻松获得您想要的内容：

ax.plot([], [], '-r', label = 'temp')

或者

ax.plot(np.nan, '-r', label = 'temp')

这不会有任何绘图效果，只不过会为斧头的图例添加一个标签。

我认为这是一种更简单的方法。当第二个轴上只有几条线时，无需自动跟踪线，因为像上面那样手动修复会很容易。无论如何，这取决于你需要什么。

整个代码如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

time = np.arange(22.)
temp = 20*np.random.rand(22)
Swdown = 10*np.random.randn(22)+40
Rn = 40*np.random.rand(22)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
ax2 = ax.twinx()

#---------- look at below -----------

ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')
ax.plot(time, Rn, '-', label = 'Rn')

ax2.plot(time, temp, '-r')  # The true line in ax2
ax.plot(np.nan, '-r', label = 'temp')  # Make an agent in ax

ax.legend(loc=0)

#---------------done-----------------

ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ,m^{-2},d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

剧情如下：

更新：添加更好的版本：

ax.plot(np.nan, '-r', label = 'temp')

这不会产生任何效果但plot(0, 0)可能会改变轴范围。

散点图的另一个示例

ax.scatter([], [], s=100, label = 'temp')  # Make an agent in ax
ax2.scatter(time, temp, s=10)  # The true scatter in ax2

ax.legend(loc=1, framealpha=1)

解决方案 5：

准备

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

fig, ax1 = plt.subplots( figsize=(15,6) )

Y1, Y2 = np.random.random((2,100))

ax2 = ax1.twinx()

内容

我很惊讶它到目前为止还没有出现，但最简单的方法是将它们手动收集到其中一个轴对象中（彼此叠在一起）

l1 = ax1.plot( range(len(Y1)), Y1, label='Label 1' )
l2 = ax2.plot( range(len(Y2)), Y2, label='Label 2', color='orange' )

ax1.legend( handles=l1+l2 )

或者让它们自动收集到周围的图形中fig.legend()，然后摆弄参数bbox_to_anchor：

ax1.plot( range(len(Y1)), Y1, label='Label 1' )
ax2.plot( range(len(Y2)), Y2, label='Label 2', color='orange' )

fig.legend( bbox_to_anchor=(.97, .97) )

完成

fig.tight_layout()
fig.savefig('stackoverflow.png', bbox_inches='tight')

解决方案 6：

快速破解可能适合您的需要。

取下盒子的框架，然后手动将两个图例放在一起。就像这样……

ax1.legend(loc = (.75,.1), frameon = False)
ax2.legend( loc = (.75, .05), frameon = False)

其中 loc 元组是从左到右、从下到上的百分比，代表图表中的位置。

解决方案 7：

我找到了以下官方 matplotlib 示例，该示例使用 host_subplot 在一个图例中显示多个 y 轴和所有不同的标签。无需解决方法。这是我迄今为止找到的最佳解决方案。http
://matplotlib.org/examples/axes_grid/demo_parasite_axes2.html

from mpl_toolkits.axes_grid1 import host_subplot
import mpl_toolkits.axisartist as AA
import matplotlib.pyplot as plt

host = host_subplot(111, axes_class=AA.Axes)
plt.subplots_adjust(right=0.75)

par1 = host.twinx()
par2 = host.twinx()

offset = 60
new_fixed_axis = par2.get_grid_helper().new_fixed_axis
par2.axis["right"] = new_fixed_axis(loc="right",
                                    axes=par2,
                                    offset=(offset, 0))

par2.axis["right"].toggle(all=True)

host.set_xlim(0, 2)
host.set_ylim(0, 2)

host.set_xlabel("Distance")
host.set_ylabel("Density")
par1.set_ylabel("Temperature")
par2.set_ylabel("Velocity")

p1, = host.plot([0, 1, 2], [0, 1, 2], label="Density")
p2, = par1.plot([0, 1, 2], [0, 3, 2], label="Temperature")
p3, = par2.plot([0, 1, 2], [50, 30, 15], label="Velocity")

par1.set_ylim(0, 4)
par2.set_ylim(1, 65)

host.legend()

plt.draw()
plt.show()

解决方案 8：

如果你使用 Seaborn，你可以这样做：

g = sns.barplot('arguments blah blah')
g2 = sns.lineplot('arguments blah blah')
h1,l1 = g.get_legend_handles_labels()
h2,l2 = g2.get_legend_handles_labels()
#Merging two legends
g.legend(h1+h2, l1+l2, title_fontsize='10')
#removes the second legend
g2.get_legend().remove()

解决方案 9：

目前提出的解决方案都存在一两个不便之处：

• 绘图时需要单独收集句柄，例如lns1 = ax.plot(time, Swdown, '-', label = 'Swdown')。更新代码时可能会忘记句柄。

• 图例是针对整个图形绘制的，而不是按子图绘制的，如果有多个子图，这可能是行不通的。

这个新的解决方案利用Axes.get_legend_handles_labels()来收集主轴和双轴的现有手柄和标签。

自动收集手柄和标签

这个 numpy 操作将扫描所有共享相同子图区域的轴ax，包括ax并返回合并的句柄和标签：

hl = np.hstack([axis.get_legend_handles_labels()
                for axis in ax.figure.axes
                if axis.bbox.bounds == ax.bbox.bounds])

它可以用来通过legend()以下方式提供参数：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

t = np.arange(1, 200)
signals = [np.exp(-t/20) * np.cos(t*k) for k in (1, 2)]

fig, axes = plt.subplots(nrows=2, figsize=(10, 3), layout='constrained')
axes = axes.flatten()

for i, (ax, signal) in enumerate(zip(axes, signals)):
    # Plot as usual, no change to the code
    ax.plot(t, signal, label=f'plotted on axes[{i}]', c='C0', lw=9, alpha=0.3)
    ax2 = ax.twinx()
    ax2.plot(t, signal, label=f'plotted on axes[{i}].twinx()', c='C1')

    # The only specificity of the code is when plotting the legend
    h, l = np.hstack([axis.get_legend_handles_labels()
                      for axis in ax.figure.axes
                      if axis.bbox.bounds == ax.bbox.bounds]).tolist()
    ax2.legend(handles=h, labels=l, loc='upper right')

解决方案 10：

正如matplotlib.org 的示例所示，从多个轴实现单个图例的简洁方法是使用绘图手柄：

import matplotlib.pyplot as plt


fig, ax = plt.subplots()
fig.subplots_adjust(right=0.75)

twin1 = ax.twinx()
twin2 = ax.twinx()

# Offset the right spine of twin2.  The ticks and label have already been
# placed on the right by twinx above.
twin2.spines.right.set_position(("axes", 1.2))

p1, = ax.plot([0, 1, 2], [0, 1, 2], "b-", label="Density")
p2, = twin1.plot([0, 1, 2], [0, 3, 2], "r-", label="Temperature")
p3, = twin2.plot([0, 1, 2], [50, 30, 15], "g-", label="Velocity")

ax.set_xlim(0, 2)
ax.set_ylim(0, 2)
twin1.set_ylim(0, 4)
twin2.set_ylim(1, 65)

ax.set_xlabel("Distance")
ax.set_ylabel("Density")
twin1.set_ylabel("Temperature")
twin2.set_ylabel("Velocity")

ax.yaxis.label.set_color(p1.get_color())
twin1.yaxis.label.set_color(p2.get_color())
twin2.yaxis.label.set_color(p3.get_color())

tkw = dict(size=4, width=1.5)
ax.tick_params(axis='y', colors=p1.get_color(), **tkw)
twin1.tick_params(axis='y', colors=p2.get_color(), **tkw)
twin2.tick_params(axis='y', colors=p3.get_color(), **tkw)
ax.tick_params(axis='x', **tkw)

ax.legend(handles=[p1, p2, p3])

plt.show()

解决方案 11：

下面是另一种方法：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import rc
rc('mathtext', default='regular')

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
pl_1, = ax.plot(time, Swdown, '-')
label_1 = 'Swdown'
pl_2, = ax.plot(time, Rn, '-')
label_2 = 'Rn'

ax2 = ax.twinx()
pl_3, = ax2.plot(time, temp, '-r')
label_3 = 'temp'

ax.legend([pl[enter image description here][1]_1, pl_2, pl_3], [label_1, label_2, label_3], loc=0)

ax.grid()
ax.set_xlabel("Time (h)")
ax.set_ylabel(r"Radiation ($MJ,m^{-2},d^{-1}$)")
ax2.set_ylabel(r"Temperature ($^circ$C)")
ax2.set_ylim(0, 35)
ax.set_ylim(-20,100)
plt.show()

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