如何在长度不等的轴上添加等间距刻度？[Python]

Question

为了简化我的问题（虽然实际情况可能不完全这样，但我更喜欢简单明了的答案）：

我有几个二维地图，显示的是矩形区域。我想在地图的坐标轴上加上刻度线，以显示地图上的距离（使用matplotlib，因为旧代码是用这个写的），但问题是这些区域的大小不一样。我想在坐标轴上放上清晰的刻度线，但地图的宽度和高度可以是任意的……

我来试着解释一下我的意思：假设我有一张区域的地图，大小是4.37公里 * 6.42公里。我希望在x轴上有0、1、2、3和4公里的刻度，在y轴上有0、1、2、3、4、5和6公里的刻度。然而，图像和坐标轴的范围稍微超出了4公里和6公里，因为这个区域的实际大小大于4公里 * 6公里。

刻度之间的间隔可以是固定的，比如1公里。然而，地图的大小变化很大（假设在5到15公里之间），而且这些都是浮动值。我的当前脚本知道区域的大小，并可以将图像缩放到正确的高宽比，但我该如何告诉它在哪里放置刻度呢？

可能已经有解决这个问题的方法，但因为我找不到合适的搜索词，所以不得不在这里问……

Answer 1

好的，我试了你们的版本，但不幸的是，我没能让它们工作，因为有一些缩放和PDF定位的东西让我（还有你们的代码建议）感到很困惑。不过，通过测试这些代码，我又学到了很多Python的知识，谢谢你们！

最后，我找到了一种解决方案，虽然不是特别精确，但满足了我的需求。下面是我怎么做的。

在我的版本中，一公里被一个合适的整数常量叫做STEP_PART来划分。STEP_PART越大，坐标轴的数值就越准确（但如果太大，坐标轴就会变得难以阅读）。比如说，如果STEP_PART是5，那么准确度就是1公里 / 5 = 200米，刻度就会标在每200米的位置。

STEP_PART = 5             # In the start of the program.

height = 6.42             # These are actually given elsewhere,
width = 4.37              # but just as example...

vHeight = range(0, int(STEP_PART*height), 1)  # Make tick vectors, now in format
                                              # 0, 1, 2... instead of 0, 0.2...
vWidth = range(0, int(STEP_PART*width), 1)    # Should be divided by STEP_PART 
                                              # later to get right values.

为了避免生成太多的坐标轴标签（0, 1, 2...就够了，0, 0.2, 0.4...就太多了），我们把非整数的公里值替换成空字符串""。同时，我们把整数的公里值除以STEP_PART来得到正确的值。

for j in range(len(vHeight)):
    if (j % STEP_PART != 0):
        vHeight[j] = ""
    else:
        vHeight[j] = int(vHeight[j]/STEP_PART)

for i in range(len(vWidth)):
    if (i % STEP_PART != 0):
        vWidth[i] = ""
    else:
        vWidth[i] = int(vWidth[i]/STEP_PART)

之后，在创建图表和坐标轴后，刻度是这样放置的（以x轴为例）。这里，x是图片的实际宽度，通过shape()命令获得（我不太明白具体是怎么回事...我修改的代码里有很多缩放的内容）。

xt = np.linspace(0,x-1,len(vWidth)+1) # For locating those ticks on the same distances.
locs, labels = mpl.xticks(xt, vWidth, fontsize=9) 

y轴也是这样重复处理。结果是一个图表，每200米有一个刻度，但数据标签只在整数公里值上。总之，这些坐标轴的准确度是200米，虽然不完全精确，但对我来说已经足够了。如果我能找到办法让整数刻度的大小变大，这个脚本会更好...

Answer 2

这段代码会让你在当前x轴的范围内，所有整数值的位置上都显示刻度。

from matplotlib import pylab as plt
import math

# get values for the axis limits (unless you already have them)
xmin,xmax = plt.xlim()

# get the outermost integer values using floor and ceiling 
# (I need to convert them to int to avoid a DeprecationWarning),
# then get all the integer values between them using range
new_xticks = range(int(math.ceil(xmin)),int(math.floor(xmax)+1))
plt.xticks(new_xticks,new_xticks)
# passing the same argment twice here because the first gives the tick locations
# and the second gives the tick labels, which should just be the numbers

对y轴也可以用同样的方法。

顺便问一下：默认情况下，你会看到什么样的刻度呢？

Answer 3

只需要把刻度定位器设置为 matplotlib.ticker.MultipleLocator(x)，其中 x 是你想要的间隔（比如在你上面的例子中是 1.0）。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.ticker import MultipleLocator, FormatStrFormatter

x = np.arange(20)
y = x * 0.1

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y)

ax.xaxis.set_major_locator(MultipleLocator(1.0))
ax.yaxis.set_major_locator(MultipleLocator(1.0))

# Forcing the plot to be labeled with "plain" integers instead of scientific notation
ax.xaxis.set_major_formatter(FormatStrFormatter('%i'))

plt.show()

这样做的好处是，无论我们如何缩放或与图表互动，刻度标签始终会保持每隔 1 个单位标记一次。