放置颜色条

颜色条表示图像数据的定量范围。将其放置在图中并非易事，因为需要为它们腾出空间。

颜色条的自动放置

最简单的情况是为每个 Axes 附加一个颜色条。请注意，在这个示例中，颜色条会从父 Axes 中占用一些空间。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# Fixing random state for reproducibility
np.random.seed(19680801)

fig, axs = plt.subplots(2, 2)
cmaps = ['RdBu_r', 'viridis']
for col in range(2):
    for row in range(2):
        ax = axs[row, col]
        pcm = ax.pcolormesh(np.random.random((20, 20)) * (col + 1),
                            cmap=cmaps[col])
        fig.colorbar(pcm, ax=ax)

第一列在两行中具有相同类型的数据，因此可能希望只有一个颜色条。我们通过将带有 ax 关键字的 Axes 列表传递给 Figure.colorbar 来实现这一点。

fig, axs = plt.subplots(2, 2)
cmaps = ['RdBu_r', 'viridis']
for col in range(2):
    for row in range(2):
        ax = axs[row, col]
        pcm = ax.pcolormesh(np.random.random((20, 20)) * (col + 1),
                            cmap=cmaps[col])
    fig.colorbar(pcm, ax=axs[:, col], shrink=0.6)

被偷走的空白空间可能导致同一子图布局中的轴大小不同，如果每个图的x轴旨在可比较，这通常是不希望的，如下所示：

fig, axs = plt.subplots(2, 1, figsize=(4, 5), sharex=True)
X = np.random.randn(20, 20)
axs[0].plot(np.sum(X, axis=0))
pcm = axs[1].pcolormesh(X)
fig.colorbar(pcm, ax=axs[1], shrink=0.6)

这通常是不希望的，可以通过各种方式解决，例如向另一个 Axes 添加颜色条然后移除它。然而，最直接的方法是使用 约束布局:

fig, axs = plt.subplots(2, 1, figsize=(4, 5), sharex=True, layout='constrained')
axs[0].plot(np.sum(X, axis=0))
pcm = axs[1].pcolormesh(X)
fig.colorbar(pcm, ax=axs[1], shrink=0.6)

使用这种范式可以实现相对复杂的颜色条布局。请注意，此示例在使用 layout='constrained' 时效果更好。

fig, axs = plt.subplots(3, 3, layout='constrained')
for ax in axs.flat:
    pcm = ax.pcolormesh(np.random.random((20, 20)))

fig.colorbar(pcm, ax=axs[0, :2], shrink=0.6, location='bottom')
fig.colorbar(pcm, ax=[axs[0, 2]], location='bottom')
fig.colorbar(pcm, ax=axs[1:, :], location='right', shrink=0.6)
fig.colorbar(pcm, ax=[axs[2, 1]], location='left')

调整颜色条与父坐标轴之间的间距

颜色条与父坐标轴之间的距离可以通过 pad 关键字参数进行调整。这是以父坐标轴宽度的分数为单位，垂直坐标轴的默认值为 0.05（水平坐标轴为 0.15）。

fig, axs = plt.subplots(3, 1, layout='constrained', figsize=(5, 5))
for ax, pad in zip(axs, [0.025, 0.05, 0.1]):
    pcm = ax.pcolormesh(np.random.randn(20, 20), cmap='viridis')
    fig.colorbar(pcm, ax=ax, pad=pad, label=f'pad: {pad}')
fig.suptitle("layout='constrained'")

请注意，如果你不使用约束布局，pad 命令会使父 Axes 缩小：

fig, axs = plt.subplots(3, 1, figsize=(5, 5))
for ax, pad in zip(axs, [0.025, 0.05, 0.1]):
    pcm = ax.pcolormesh(np.random.randn(20, 20), cmap='viridis')
    fig.colorbar(pcm, ax=ax, pad=pad, label=f'pad: {pad}')
fig.suptitle("No layout manager")

手动放置颜色条

有时，colorbar 提供的自动放置效果并不理想。我们可以手动创建一个 Axes，并通过将该 Axes 传递给 cax 关键字参数来告诉 colorbar 使用它。

使用 inset_axes

我们可以手动创建任何类型的 Axes 供 colorbar 使用，但 Axes.inset_axes 很有用，因为它是父 Axes 的子对象，并且可以相对于父对象定位。这里我们在父 Axes 的底部附近添加了一个居中的 colorbar。

fig, ax = plt.subplots(layout='constrained', figsize=(4, 4))
pcm = ax.pcolormesh(np.random.randn(20, 20), cmap='viridis')
ax.set_ylim([-4, 20])
cax = ax.inset_axes([0.3, 0.07, 0.4, 0.04])
fig.colorbar(pcm, cax=cax, orientation='horizontal')

Axes.inset_axes 也可以使用 transform 关键字参数来指定其在数据坐标中的位置，如果你想在图表的某个数据位置上放置 Axes：

fig, ax = plt.subplots(layout='constrained', figsize=(4, 4))
pcm = ax.pcolormesh(np.random.randn(20, 20), cmap='viridis')
ax.set_ylim([-4, 20])
cax = ax.inset_axes([7.5, -1.7, 5, 1.2], transform=ax.transData)
fig.colorbar(pcm, cax=cax, orientation='horizontal')

固定纵横比轴的色条

在具有固定纵横比的 Axes 上放置颜色条是一个特别的挑战，因为父 Axes 的大小会根据数据视图的变化而变化。

fig, axs = plt.subplots(2, 2,  layout='constrained')
cmaps = ['RdBu_r', 'viridis']
for col in range(2):
    for row in range(2):
        ax = axs[row, col]
        pcm = ax.pcolormesh(np.random.random((20, 20)) * (col + 1),
                            cmap=cmaps[col])
        if col == 0:
            ax.set_aspect(2)
        else:
            ax.set_aspect(1/2)
        if row == 1:
            fig.colorbar(pcm, ax=ax, shrink=0.6)

我们使用 Axes.inset_axes 在“轴坐标”中定位 Axes 来解决这个问题（参见 变换教程）。请注意，如果您放大父 Axes，从而改变其形状，颜色条的位置也会随之改变。

fig, axs = plt.subplots(2, 2, layout='constrained')
cmaps = ['RdBu_r', 'viridis']
for col in range(2):
    for row in range(2):
        ax = axs[row, col]
        pcm = ax.pcolormesh(np.random.random((20, 20)) * (col + 1),
                            cmap=cmaps[col])
        if col == 0:
            ax.set_aspect(2)
        else:
            ax.set_aspect(1/2)
        if row == 1:
            cax = ax.inset_axes([1.04, 0.2, 0.05, 0.6])
            fig.colorbar(pcm, cax=cax)

参见

axes_grid1 工具包 有手动创建颜色条 Axes 的方法：

• 带有插入定位器的演示色条

• 使用轴分隔器的演示色条