如何创建具有填充下方曲线的 3D 图形并定位 y 刻度？

Question

我正在使用 Anaconda Jupyter Notebook 在 Python 中制作我的第一个 3D 图形。思路是获取格式类似如下的图：

我做的代码如下：

import numpy as np
import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection

fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)


def func(x, pos):  # formatter function takes tick label and tick position
    s = str(x)
    ind = s.index('.')
    return s[:ind] + ',' + s[ind+1:]   # change dot to comma
x_format = tkr.FuncFormatter(func)
ax.xaxis.set_major_formatter(x_format)
ax.yaxis.set_major_formatter(x_format)
df = pd.read_excel('EDS 7.xlsx', header=None, usecols=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15], names=['A', 'B', 'C', 'D','E','F','G','H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P'])
plt.rcParams["figure.figsize"] = [14.5,10]
nomes = ['Triângulo de MoSe$_2$','Losango branco','Losango cinzento','Fundo']
ax.set_yticks(range(0,4))
ax.set_yticklabels(nomes)
ax.tick_params(axis='z', pad=10)
ax.tick_params(axis='y', pad=20)
# put 0s on the y-axis, and put the y axis on the z-axis
ax.plot(xs=df['A'], ys=df['B'], zs=df['C'], zdir='z', label='ys=0, zdir=z', color='blue', linewidth=3)
ax.plot(xs=df['D'], ys=df['E'], zs=df['F'], zdir='z', label='ys=0, zdir=z', color='red', linewidth=3)
ax.plot(xs=df['G'], ys=df['H'], zs=df['I'], zdir='z', label='ys=0, zdir=z', color='green', linewidth=3)
ax.plot(xs=df['J'], ys=df['K'], zs=df['L'], zdir='z', label='ys=0, zdir=z', color='orange', linewidth=3)
y=df['M'];
plt.xlim([0.0, 4.0])
#plt.ylim([0.0, 4.0])
ax.set_zlim(0,1400)
plt.rc('xtick', labelsize=16)
plt.rc('ytick', labelsize=16)
#plt.xticks(np.arange(0.0,1.4,0.1).round(decimals=1))
#plt.yticks(np.arange(-0.8,1.3,0.2).round(decimals=1))
ax.w_xaxis.set_pane_color((1.0, 1.0, 1.0, 1.0))
ax.w_yaxis.set_pane_color((1.0, 1.0, 1.0, 1.0))
ax.w_zaxis.set_pane_color((1.0, 1.0, 1.0, 1.0))
ax.xaxis._axinfo["grid"]['linestyle'] = '--'
ax.xaxis._axinfo["grid"]['color'] = 'silver'
ax.yaxis._axinfo["grid"]['linestyle'] = '--'
ax.yaxis._axinfo["grid"]['color'] = 'silver'
ax.zaxis._axinfo["grid"]['linestyle'] = '--'
ax.zaxis._axinfo["grid"]['color'] = 'silver'
ax.set_xlabel('Energia (keV)', fontsize=20, labelpad=18)
ax.set_zlabel('Contagens', fontsize=20, labelpad=18)
#plt.show()
plt.savefig('output.png', dpi=500, bbox_inches='tight')

Excel 文件:

我得到的图是这样的：

我有两个无法解决的问题：

线条的下面没有填充颜色，我希望它们是不透明的。
在 yy 轴上，字符串太靠左了，例如 yy 轴的字符串“Triângulo de MoSe2”在 xx 轴的数字 4.0 的左侧。我希望 y 轴字符串更居中。

如何调整图形的代码以具有我缺少的这两个特征？

Answer 1

这里是创建类似于所需情节的示例。一些玩具数据用于创建4条曲线。

为了填充曲线下方的区域，使用了 this tutorial 中的方法。对于 y 刻度标签，ax.set_yticklabels(..., ha='left') 和 ax.tick_params(axis='y', pad=0) 似乎非常接近所需的结果。

要使多边形完全不透明，请将 PolyCollection(...) 中的不透明度 alpha 设置为更接近 1 的值。通常一点点透明度会给人一种更好的 3D 绘图感觉。如果不需要更粗的“边框”，您可以省略对 ax.plot(...) 的调用。

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from matplotlib.collections import PolyCollection

def polygon_under_graph(xlist, ylist):
    return [(xlist[0], 0.), *zip(xlist, ylist), (xlist[-1], 0.)]

x_cols = {col: np.linspace(0, 4, 50) for col in [*'ADGJ']}
z_cols = {col: 1400 ** np.random.rand(50) for col in [*'CFIL']}
df = pd.DataFrame({**x_cols, **z_cols})

fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)

plt.rcParams["figure.figsize"] = [14.5, 10]
nomes = ['Triângulo de MoSe$_2$', 'Losango branco', 'Losango cinzento', 'Fundo']
ax.set_yticks(range(0, 4))
ax.set_yticklabels(nomes, ha='left')
ax.tick_params(axis='z', pad=10)
ax.tick_params(axis='y', pad=0)

color_list = ['cornflowerblue', 'crimson', 'limegreen', 'orange']
verts = []
ys = [3, 2, 1, 0]
for x_col, z_col, y, color in zip(['A', 'D', 'G', 'J'], ['C', 'F', 'I', 'L'], ys, color_list):
    xs = df[x_col].to_numpy()
    zs = df[z_col].to_numpy()
    ax.plot(xs=xs, ys=np.repeat(y, len(xs)), zs=zs, zdir='z', color=color, linewidth=3)
    verts.append(polygon_under_graph(xs, zs))
poly = PolyCollection(verts, facecolors=color_list, alpha=.8)
ax.add_collection3d(poly, zs=ys, zdir='y')

plt.show()

关于将 3 个窗格的轮廓设为黑色，一些的试验导致以下结果。我不清楚为什么该 hack 有效（其他方法无效）。

def lims(mplotlims):
    scale = 1.021
    offset = (mplotlims[1] - mplotlims[0]) * scale
    return mplotlims[1] - offset, mplotlims[0] + offset

xlims, ylims, zlims = lims(ax.get_xlim()), lims(ax.get_ylim()), lims(ax.get_zlim())
i = np.array([xlims[0], ylims[0], zlims[0]])
f = np.array([xlims[0], ylims[0], zlims[1]])
p = art3d.Poly3DCollection(np.array([[i, f]]))
p.set_color('black')
ax.add_collection3d(p)

ax.xaxis.pane.set_edgecolor('#000000FF')
ax.yaxis.pane.set_edgecolor('#000000FF')
ax.zaxis.pane.set_edgecolor('#000000FF')

如何创建具有填充下方曲线的 3D 图形并定位 y 刻度？

How to create a 3D graph with filled-below curves and position the y-ticks?

python

3d

graph

matplotlib