有趣!如何用Python-matplotlib绘制双层饼图及环形图?

python基础

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2019-8-25

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(1)
饼图(pie),即在一个圆圈内分成几块,显示不同数据系列的占比大小,这也是我们在日常数据的图形展示中最常用的图形之一。
在python中常用matplotlib的pie来绘制,基本命令如下所示(python3.X版本):

vals = [1, 2, 3, 4]#创建数据系列
fig, ax = plt.subplots()#创建子图
labels = 'A', 'B', 'C', 'D'
colors = ['yellowgreen', 'gold', 'lightskyblue', 'lightcoral']
explode = (0, 0.1, 0, 0)
ax.pie(vals, explode=explode, labels=labels, colors=colors,
  autopct='%1.1f%%', shadow=True, startangle=90,radius=1.2)
ax.set(aspect="equal", title='Pie plot with `ax.pie`')#设置标题以及图形的对称
plt.show()

Paste_Image.png

上图是在对饼图的模块颜色、标签、百分比、标题、角度、圆形半径,以及某一块凸出(explode)进行设置后,最终呈现的图形效果。大部分设置来自于pie()函数内,即:
pie(x, explode=None, labels=None, colors=None, autopct=None, pctdistance=0.6,
shadow=False, labeldistance=1.1, startangle=None, radius=None)
对于该函数内各参数的含义,网上资料比比皆是,在这里不再赘述,大家可以根据自己需求来多次尝试,设置美化图形。

(2)
目前matplotlib中尚无双层饼图绘制的专门介绍,但是,我们注意到pie()函数中有个饼图半径的设置——radius,于是,我就想:可不可以在同一个figure下绘制两个不同的圆饼,形成嵌套饼图,从而制作出双层饼图?比如:

vals1 = [1, 2, 3, 4]
vals2 = [2, 3, 4, 5]
fig, ax = plt.subplots()
labels = 'A', 'B', 'C', 'D'
ax.pie(vals1, radius=1.2)
ax.pie(vals2, radius=1)
ax.set(aspect="equal", title='Pie plot with `ax.pie`')
plt.show()

Paste_Image.png

初战告捷!令我信心大增!
因此,在matplotlib下绘制双层饼图的方法可以总结为:基于不同的数据系列,分别设计两个饼图,嵌套在一起,对每个饼图的pie()函数内参数radius进行设置,就可以得到双层饼图。

(3)
但是,可以看到上面的那个图形还有点粗糙,还可以加入百分比、color等等,进一步设置:

vals1 = [1, 2, 3, 4]
vals2 = [2, 3, 4, 5]
fig, ax = plt.subplots()
labels = 'A', 'B', 'C', 'D'
ax.pie(vals1, radius=1.2,autopct='%1.1f%%',pctdistance=0.9)
ax.pie(vals2, radius=1,autopct='%1.2f%%',pctdistance=0.5)
ax.set(aspect="equal", title='Pie plot with `ax.pie`')
#plt.legend()
plt.legend(labels,bbox_to_anchor=(1.05, 1), loc='best', borderaxespad=0.)
plt.show()

美化的饼图.png

为方便,在这里没有对颜色、角度进行参数设置,后期若大家有兴趣,可以进一步加入不同参数再次设置。在这里主要说明的是:
1、图中各饼块的百分比数据,也在各自饼图中对pctdistance(百分比离圆形距离)进行不同设置,以便区分开,这里边也经过多次尝试;
2、对于各饼块颜色代表的数据系列标签,采用图例的方式plt.legend(),放在右边,不然饼图中展示的文本内容过多,会影响图形效果;
3、legend()的图例的位置可以通过关键字参数 loc 指定,bbox_to_anchor 关键字可让用户手动控制图例布局。 例如,如果你希望轴域图例位于图像的右上角而不是轴域的边角,则只需指定角的位置以及该位置的坐标系。

(4)
进一步地,在双层饼图的基础上,我又在想:可不可以绘制双层环形图。
在这里也就是转换一下思路:在两个饼图里边再加个小圆形图,并设置成白色背景。经过尝试,结果也如我所愿:

vals1 = [1, 2, 3, 4]
vals2 = [2, 3, 4, 5]
vals3=[1]
fig, ax = plt.subplots()
labels = 'A', 'B', 'C', 'D'
ax.pie(vals1, radius=1.2,autopct='%1.1f%%',pctdistance=0.9)
ax.pie(vals2, radius=1,autopct='%1.1f%%',pctdistance=0.75)
ax.pie(vals3, radius=0.6,colors='w')
ax.set(aspect="equal", title='Pie plot with `ax.pie`')
#plt.legend()
plt.legend(labels,bbox_to_anchor=(1, 1), loc='best', borderaxespad=0.)
plt.show()

Paste_Image.png

其原理为:绘制三个嵌套饼图,其中最里边的饼图,设置半径较小,整个饼图只有一个变量,因此不会分割,同时将背景色设置成白色colors=’w’,如此,大功告成!
实际上,还可以进一步延伸,绘制多层饼图、多层环形图,其原理都是绘制半径不同的pie,并设置不同的参数。

作者:博观厚积