matplotlib 在同一注释中使用两种不同颜色

Question

我想在Python里创建一个图形，并且让同一段注释文字有两种颜色，一半是蓝色，另一半是红色。

我觉得代码本身就能说明问题。我有三条线：一条是绿色的，带有绿色的注释；一条是蓝色的，带有蓝色的注释。

第三条是红色的，它是第一条和第二条的总和，我希望它的注释一半是蓝色，一半是绿色。

ipython -pylab

x=arange(0,4,0.1)

exp1 = e**(-x/5)
exp2 = e**(-x/1)
exp3 = e**(-x/5) +e**(-x/1) 

figure()
plot(x,exp1)
plot(x,exp2)
plot(x,exp1+exp2)
title('Exponential Decay')


annotate(r'$e^{-x/5}$', xy=(x[10], exp1[10]), xytext=(-20,-35), 
         textcoords='offset points', ha='center', va='bottom',color='blue',
          bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.2', fc='yellow', alpha=0.3),
          arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle='arc3,rad=0.95', 
                            color='b'))

annotate(r'$e^{-x/1}$', xy=(x[10], exp2[10]), xytext=(-5,20), 
         textcoords='offset points', ha='center', va='bottom',color='green',
          bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.2', fc='yellow', alpha=0.3),
          arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle='arc3,rad=-0.5', 
                            color='g'))

annotate(r'$e^{-x/5} + e^{-x/1}$', xy=(x[10], exp2[10]+exp1[10]), xytext=(40,20), 
         textcoords='offset points', ha='center', va='bottom',
          bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.2', fc='yellow', alpha=0.3),
          arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle='arc3,rad=-0.5', 
                            color='red'))

这样做可能吗？

Answer 1

截至2024年3月，matplotlib的版本是3.8.3，下面是一个简单的例子，参考了用户kadu的评论。

import matplotlib as matplotlib

matplotlib.use("pgf")
matplotlib.rc("pgf", texsystem="pdflatex", preamble=r"\usepackage{color}")

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(figsize=(2, 2))
ax.scatter([1, 2], [1, 2])
ax.set_xticks([1, 2])
ax.set_xticklabels([r"\textcolor{blue}{blue} + \textcolor{green}{green}", "b"])
plt.annotate(
    r"$e^{-x/5}$",
    xy=(1.5, 1.5),
    xytext=(-20, -25),
    textcoords="offset points",
    ha="center",
    va="bottom",
    color="blue",
    bbox=dict(boxstyle="round,pad=0.2", fc="yellow", alpha=0.3),
    arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=0.95", color="b"),
)
plt.tight_layout()
plt.savefig("/tmp/out.pdf")

Answer 2

我觉得在一个注释里不能有多种颜色，因为据我所知，annotate 只接受一个文本对象作为参数，而文本对象只支持单一颜色。所以，按照我了解的情况，没有什么“原生”或“优雅”的方法可以自动做到这一点。

不过，有一个变通的方法：你可以在图表中随意放置多个文本对象。下面是我会怎么做：

fig1 = figure()
# all the same until the last "annotate":
annotate(r'$e^{-x/5}$'+r'$e^{-x/1}$', xy=(x[10], exp2[10]+exp1[10]), xytext=(40,20), 
         textcoords='offset points', ha='center', va='bottom',color='white',
          bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.2', fc='yellow', alpha=0.3),
          arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle='arc3,rad=-0.5', 
                            color='r'))

fig1.text(0.365, 0.62, r'$e^{-x/5}$', ha="center", va="bottom", size="medium",color="blue")
fig1.text(0.412, 0.62, r'$e^{-x/1}$', ha="center", va="bottom", size="medium",color="green")

我做的步骤是：

1. 我把注释的颜色设置为 color='black';
2. 我在位置 0.5, 0.5 创建了两个文本对象（这意味着在 fig1 的中心位置）；
3. 我手动调整这些位置，直到它们大致与 annotate 生成的黑色文本重叠（这就是你在两个 text 调用中看到的值）；
4. 我把注释的颜色设置为 color='white'，这样它就不会干扰重叠文本的颜色。

这是输出结果：

这方法不是很优雅，确实需要一些调整位置的工作，但它能完成任务。

如果你需要多个图表，也许有办法自动放置这些文本：如果你不保存 fig1 对象，text 的坐标就会变成图表中的实际 x,y 坐标——我觉得这样有点难处理，但也许可以让你用注释的 xy 坐标自动生成它们？对我来说这似乎不值得麻烦，但如果你能做到，我很想看看代码。

Answer 3

你可以使用 r'$\textcolor{blue}{e^{-x/5}} + \textcolor{green}{e^{-x/1}}$' 让文本一半是蓝色，一半是绿色。你可以用自己的代码来试试，比如下面这个：

这个图片是通过以下代码生成的。使用的是 matplotlib 版本 2.1.2，配合默认的 matplotlibrc 设置。

import matplotlib as matplotlib
matplotlib.use('pgf')
matplotlib.rc('pgf', texsystem='pdflatex')  # from running latex -v
preamble = matplotlib.rcParams.setdefault('pgf.preamble', [])
preamble.append(r'\usepackage{color}')

from numpy import *
from matplotlib.pyplot import *

x=arange(0,4,0.1)

exp1 = e**(-x/5)
exp2 = e**(-x/1)
exp3 = e**(-x/5) +e**(-x/1) 

figure()
plot(x,exp1)
plot(x,exp2)
plot(x,exp1+exp2)
title('Exponential Decay')


annotate(r'$e^{-x/5}$', xy=(x[10], exp1[10]), xytext=(-20,-25), 
         textcoords='offset points', ha='center', va='bottom',color='blue',
         bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.2', fc='yellow', alpha=0.3),
         arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle='arc3,rad=0.95', 
                            color='b'))

annotate(r'$e^{-x/1}$', xy=(x[10], exp2[10]), xytext=(25,20), 
         textcoords='offset points', ha='center', va='bottom',color='green',
         bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.2', fc='yellow', alpha=0.3),
         arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle='arc3,rad=-0.5', 
                            color='g'))

annotate(r'$\textcolor{blue}{e^{-x/5}} + \textcolor[rgb]{0.0, 0.5, 0.0}{e^{-x/1}}$', 
         xy=(x[10], exp2[10]+exp1[10]), xytext=(40,20), 
         textcoords='offset points', ha='center', va='bottom',
         bbox=dict(boxstyle='round,pad=0.2', fc='yellow', alpha=0.3),
         arrowprops=dict(arrowstyle='->', connectionstyle='arc3,rad=-0.5', 
                            color='red'))

savefig('test.png')

这个代码主要是你的代码，做了以下几个修改：

1. 你需要使用 pgf 后端。
2. 在 pgf.preamble 中使用 color 包。
3. 第一个和第二个注释有些重叠，所以需要调整 xytext。
4. 第二个注释中的 color='g' 实际上并没有使用纯粹的“绿色”，像 (0, 255, 0) 这样的 rgb 值。用 \textcolor[rgb]{0.0, 0.5, 0.0} 看起来更像。