在不使用循環的情況下分段着色 matplotlib.pyplot 線 plot

Question

我有一些 python 代碼，它在二維平面中產生有限數量的連續點，我正在使用matpoltlib嘗試用連接線對這些點進行 plot ，用於說明這些點的返回順序。對於例如，如果我有點(0,0), (0,1), (1,1), (1,-1), (-1,-1), (-1,2),... （描述方形螺旋），我可以用代碼 plot 這個：

import matplotlib.pyplot as plt

x = [0,1,1,-1,-1,2,2,-2,-2]
y = [0,0,1,1,-1,-1,2,2,-2]

plt.plot(x,y)
plt.show()

這將返回 plot：

為了更好地突出顯示點返回的順序，我希望將漸變配色方案應用於此 plot，每條組成線的顏色不同（同時在該線段上顏色一致）。 這樣就會返回具有這種效果的東西：

我意識到這可以通過一個循環來完成，單獨繪制每條線並根據需要對其進行着色。 但這非常緩慢，並且隨着點數的增加，我的計算機幾乎停止運行。 因此，有沒有一種方法可以以某種優化的方式實現？

Answer 1

您可以通過稍微不同地排列數據來做到這一點，這樣plt.plot中的x和y都是二維的起點和終點列表，例如

import matplotlib.pyplot as plt

x = [-2, -2, 2, 2, -1, -1, 1, 1, 0]
y = [-2, 2, 2, -1, -1, 1, 1, 0, 0]

plt.plot([x[:-1], x[1:]], [y[:-1], y[1:]])

這將為您提供您想要的 plot（盡管您選擇的顏色需要一些額外的樣式）

編輯：

為什么matplotlib會這樣做？ 好吧，在某種程度上這就是pyplot.plt工作原理。 關鍵位在Plotting multiple sets of data下：“或者，如果您的數據已經是 2d 數組，則可以將其直接傳遞給 x, y。將為每一列繪制一個單獨的數據集。”

通過執行[x[:-1], x[1:]]我們實質上是將x變成了一個二維列表：

[[-2, -2, 2,  2, -1, -1, 1, 1], 
 [-2,  2, 2, -1, -1,  1, 1, 0]]

並且每一列都被視為一個單獨的行（當與y以相同格式匹配時）。

要使用此方法為各個線條着色，您可能需要使用 面向對象的 api （ ax而不是plt ），並使用ax.set_prop_cycle設置顏色 map 的顏色，例如Spectral顏色 Z1D78DC8ED51249E 你的最終代碼看起來像

fig, ax = plt.subplots()
n = len(x)
colors = plt.cm.Spectral([i / n for i in range(1, n+1)])
ax.set_prop_cycle('color', colors)
ax.plot([x[:-1], x[1:]], [y[:-1], y[1:]])

（或與numpy ）

colors = plt.cm.Spectral(np.linspace(0, 1, len(x)))

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