python - 如何使标题框的宽度跨越整个绘图？

Question

考虑以下 pandas 系列 s 和 plot

import pandas as pd
import numpy as np

s = pd.Series(np.random.lognormal(.001, .01, 100))
ax = s.cumprod().plot()
ax.set_title('My Log Normal Example', position=(.5, 1.02),
             backgroundcolor='black', color='white')

如何让包含标题的框横跨整个图？

Answer 1

当然可以获取标题的边界框，它是一个 Text 元素。这可以通过

title = ax.set_title(...) 
bb = title.get_bbox_patch() 

原则上，然后可以操纵边界框，例如通过bb.set_width(...)。但是，一旦 matplotlib 将标题绘制到 Canvas 上，所有设置都会丢失。至少我是这样解释 Text 的 draw() 方法的。

我不知道设置边界框的其他方法。例如，legend 的边界框可以通过
设置plt.legend(bbox_to_anchor=(0., 1.02, 1., .102), loc=3, mode="expand") 使其在整个轴范围内扩展(参见 here ).如果 Text 也有相同的选项，那将非常有用。但就目前而言，我们没有。

Text 对象允许设置 bbox通常用于设置边界框样式的参数。无法设置边界框范围，但它接受周围框的一些属性字典。接受的属性之一是 boxstyle .默认情况下，这是一个正方形，但可以设置为圆形或箭头或其他奇怪的形状。

那些 boxstyle 实际上是可能解决方案的关键。它们都继承自 BoxStyle._Base 并且 - 如 the bottom of the annotations guide 所示- 可以定义自定义形状，继承 BoxStyle._Base。

以下解决方案基于 BoxStyle._Base 的子类化，它接受轴的宽度作为参数并绘制标题的矩形路径，使其恰好具有此宽度.

作为奖励，我们可以注册一个事件处理程序，以便此宽度一旦因调整窗口大小而发生变化，就会进行调整。

代码如下:

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
import numpy as np

from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import BoxStyle


class ExtendedTextBox(BoxStyle._Base):
    """
    An Extended Text Box that expands to the axes limits 
                        if set in the middle of the axes
    """

    def __init__(self, pad=0.3, width=500.):
        """
        width: 
            width of the textbox. 
            Use `ax.get_window_extent().width` 
                   to get the width of the axes.
        pad: 
            amount of padding (in vertical direction only)
        """
        self.width=width
        self.pad = pad
        super(ExtendedTextBox, self).__init__()

    def transmute(self, x0, y0, width, height, mutation_size):
        """
        x0 and y0 are the lower left corner of original text box
        They are set automatically by matplotlib
        """
        # padding
        pad = mutation_size * self.pad

        # we add the padding only to the box height
        height = height + 2.*pad
        # boundary of the padded box
        y0 = y0 - pad
        y1 = y0 + height
        _x0 = x0
        x0 = _x0 +width /2. - self.width/2.
        x1 = _x0 +width /2. + self.width/2.

        cp = [(x0, y0),
              (x1, y0), (x1, y1), (x0, y1),
              (x0, y0)]

        com = [Path.MOVETO,
               Path.LINETO, Path.LINETO, Path.LINETO,
               Path.CLOSEPOLY]

        path = Path(cp, com)

        return path

dpi = 80

# register the custom style
BoxStyle._style_list["ext"] = ExtendedTextBox

plt.figure(dpi=dpi)
s = pd.Series(np.random.lognormal(.001, .01, 100))
ax = s.cumprod().plot()
# set the title position to the horizontal center (0.5) of the axes
title = ax.set_title('My Log Normal Example', position=(.5, 1.02), 
             backgroundcolor='black', color='white')
# set the box style of the title text box toour custom box
bb = title.get_bbox_patch()
# use the axes' width as width of the text box
bb.set_boxstyle("ext", pad=0.4, width=ax.get_window_extent().width )


# Optionally: use eventhandler to resize the title box, in case the window is resized
def on_resize(event):
    print "resize"
    bb.set_boxstyle("ext", pad=0.4, width=ax.get_window_extent().width )

cid = plt.gcf().canvas.mpl_connect('resize_event', on_resize)

# use the same dpi for saving to file as for plotting on screen
plt.savefig(__file__+".png", dpi=dpi)
plt.show()

---

如果有人对更轻的解决方案感兴趣，还可以选择使用标题边界框的 mutation_aspect，在绘制标题时显然保持不变。虽然 mutation_aspect 本身基本上只改变框的高度，但可以为框使用非常大的填充并将 mutation_aspect 设置为非常小的数字，这样在最后框出现在宽度扩展。这个解决方案的明显缺点是，填充和纵横比的值必须通过反复试验找到，并且会随着不同的字体和图形大小而变化。在我的例子中，mutation_aspect = 0.04 和 pad=11.9 的值产生了期望的结果，但在其他系统上，它们当然可能不同。

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
import numpy as np

s = pd.Series(np.random.lognormal(.001, .01, 100))
ax = s.cumprod().plot()
title = ax.set_title('My Log Normal Example', position=(.5, 1.02),
             backgroundcolor='black', color='white',
             verticalalignment="bottom", horizontalalignment="center")
title._bbox_patch._mutation_aspect = 0.04
title.get_bbox_patch().set_boxstyle("square", pad=11.9)
plt.tight_layout()
plt.savefig(__file__+".png")
plt.show()