在matplotlib中填充两个函数之间的空间：难看的补丁

Question

我想在两个预定义的函数之间填充一些空间，也就是：

def stravinska_SII(log_SII_Ha, eps=0):
    strav_SII = 1.2 + eps + 0.61 / (log_SII_Ha - eps + 0.2)
    strav_SII[log_SII_Ha > eps + 0.05] = -2
    return strav_SII

和

def log_OIII_Hb_SII(log_SII_Ha, eps=0):
    return 1.30 + eps + 0.72 / (log_SII_Ha - eps - 0.32)

不过，在我调整了 np.linspace 以给函数设置合适的边界（因为它的值会无限增大到 y = +∞）之后，现在有一个区域还是没有被填满。我想问问大家有没有什么新方法可以用来填补这个空白区域……？

这里有一张我称之为“空白区域问题”的图片：

注意：我希望能定义一个函数，比如在 -0.2 到 0.06 之间的 y = 1.5 的水平线，然后用它来填充这个区域（因为 axhline 有点麻烦，因为它使用了缩放关系……）

我问题的完整图示是：

import numpy as np
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.gridspec as gridspec
from matplotlib import pyplot as plt

SII   = np.linspace(-3.0, 0.20)
SIIs  = np.linspace(-3.0,-0.38)

def log_OIII_Hb_SII(log_SII_Ha, eps=0):
    return 1.30 + eps + 0.72 / (log_SII_Ha - eps - 0.32)

def stravinska_SII(log_SII_Ha, eps=0):
    strav_SII = 1.2 + eps + 0.61 / (log_SII_Ha - eps + 0.2)
    strav_SII[log_SII_Ha > eps + 0.05] = -2
    return strav_SII

fig = plt.figure()
gs_left   = gridspec.GridSpec(1, 1)
ax = fig.add_subplot(gs_left[0,0])

ax.plot(SII, log_OIII_Hb_SII(SII), '-k')
ax.plot(SII, log_OIII_Hb_SII(SII, 0.1), '--k')
ax.plot(SII, log_OIII_Hb_SII(SII, -0.1), '--k')
ax.plot(SIIs, stravinska_SII(SIIs), '-.k')
ax.set_xlim(-2.0, 1.0)
ax.set_ylim(-1.5, 2.5)

ax.fill_between(SII, log_OIII_Hb_SII(SII), stravinska_SII(SII),      where=log_OIII_Hb_SII(SII)>=stravinska_SII(SII),
             facecolor='gray', alpha=0.45, edgecolor='none')

plt.show()

Answer 1

在编程中，有时候我们会遇到一些问题，特别是在使用某些工具或库的时候。这些问题可能会让我们感到困惑，尤其是当我们不太了解这些工具的工作原理时。

比如说，当你在写代码的时候，可能会发现某个功能没有按照预期工作。这时候，你可以去一些技术论坛，比如StackOverflow，去寻找答案。在这些地方，很多人会分享他们的经验和解决方案。

有时候，问题的解决方案可能涉及到一些代码示例，这些示例可以帮助你更好地理解如何修复问题。记住，遇到问题是学习的一部分，不要气馁，慢慢来，总会找到解决办法的。

import numpy as np
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.gridspec as gridspec
from matplotlib import pyplot as plt

SII   = np.linspace(-3.0, 0.20)
SIIs  = np.linspace(-3.0,-0.38)
Y2    = np.linspace(-0.2575, 0.06)

def log_OIII_Hb_SII(log_SII_Ha, eps=0):
    return 1.30 + eps + 0.72 / (log_SII_Ha - eps - 0.32)

def stravinska_SII(log_SII_Ha, eps=0):
    strav_SII = 1.2 + eps + 0.61 / (log_SII_Ha - eps + 0.2)
    strav_SII[log_SII_Ha > eps + 0.05] = -2
    return strav_SII

def y(x):
    y = (x**2) - 1.682687002
    return y

fig = plt.figure()
gs_left = gridspec.GridSpec(1, 1)
ax = fig.add_subplot(gs_left[0,0])

ax.plot(SII, log_OIII_Hb_SII(SII), '-k')
ax.plot(SII, log_OIII_Hb_SII(SII, 0.1), '--k')
ax.plot(SII, log_OIII_Hb_SII(SII, -0.1), '--k')
ax.plot(SIIs, stravinska_SII(SIIs), '-.k')
ax.plot(Y2, y(Y2), ':k')
ax.set_xlim(-2.0, 1.0)
ax.set_ylim(-1.5, 2.5)

ax.fill_between(SII, log_OIII_Hb_SII(SII), stravinska_SII(SII),    where=log_OIII_Hb_SII(SII)>=stravinska_SII(SII),
             facecolor='gray', alpha=0.45, edgecolor='none')

ax.fill_between(Y2, y(Y2), log_OIII_Hb_SII(Y2),
             facecolor='gray', alpha=0.45, edgecolor='none')

plt.show()

Answer 2

stravinska_SII 在 x=-0.2 这个位置有一个渐近线。Matplotlib（一个绘图工具）正在尝试在 x 大于 -0.2 的地方填充线的上方。你正在使用 fill_between 的 where= 参数来隐藏这个填充。

你需要要么修改你的函数 stravinska_SII，让它在 x=-0.2 以上不产生很大的正数，要么接受在这条线的上方填充是合适的这个事实。

Answer 3

fill_between这个功能在处理连续的数据时效果很好，特别是当X轴的数据表现得很好的时候。如果数据不太好，那你可能需要考虑其他的方法。

一种方法是手动创建一个多边形。这个多边形会有以下的边：

• 第一个限制曲线上的点
• 第二个限制曲线上的点

这个方法的好处是你不需要考虑X和Y的限制，甚至可以使用参数曲线，如果你愿意的话。

应用到你的简单例子中：

# create the limiting polygon
vert_x = np.concatenate((SII, SIIs[::-1]))
vert_y = np.concatenate((log_OIII_Hb_SII(SII), stravinska_SII(SIIs[::-1]))) 

p = plt.Polygon(np.column_stack((vert_x, vert_y)), facecolor='gray', alpha=.45, edgecolor='none')

ax.add_artist(p)

这样你的例子就变成了：