Python中绘制水平线

2025 年 1 月 5 日 | 阅读 9 分钟

Python 提供了一个灵活的平台，用于制作具有视觉吸引力且具有教育意义的图表。绘制水平线是 Matplotlib、Seaborn 和 Plotly 等库中包含的众多功能之一，它对于在图表中传达关键点或信息至关重要。本文将探讨几种绘制水平线的 Python 技术。

使用 Matplotlib 库

Matplotlib 是 Python 生态系统中广泛使用的绘图库，以其简单性和灵活性而闻名。要绘制水平线，您可以使用 `axhline` 函数。

axhline() 函数

`axhline` 函数是 Matplotlib 中用于跨坐标轴绘制水平线的函数。它是 Matplotlib 中 Axes 类的成员，通常在 Axes 对象上调用以将水平线添加到特定子图中。

语法

以下是对 `axhline` 语法的说明：

y: 将绘制水平线的 y 坐标。
Colour (可选): 线的颜色。可以采用各种格式指定（例如，'red'、'#FF0000'、(1, 0, 0) 或 'C0'）。如果未指定，将使用默认颜色。
linestyle (可选): 线的样式。可以是 '-', '--', '-.', ':', 或 'None'（默认为实线 '-'）。
Linewidth (可选): 线的宽度。
Label (可选): 用于图例的线的标签。

示例 1

让我们看一个基本示例

程序

import matplotlib.pyplot as plt

# Sample data
x_values = [1, 2, 3, 4, 5]
y_values = [2, 4, 6, 8, 10]



# Plot a horizontal line at y=7
plt.axhline(y=7, color='r', linestyle='--', label='Horizontal Line at y=7')

# Add labels and a legend
plt.xlabel('X-axis')
plt.ylabel('Y-axis')
plt.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

在此示例程序中，`axhline` 在 y=7 处绘制了一条水平线。

示例 2

程序

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd

# Sample DataFrame
df = pd.DataFrame({'X': [1, 2, 3, 4, 5], 'Y': [2, 4, 6, 8, 10]})

# Create a plot
fig, ax = plt.subplots()

# Plot a horizontal line at y=7
ax.axhline(y=7, color='r', linestyle='--', label='Horizontal Line at y=7')

# Add labels and a legend
ax.set_xlabel('X-axis')
ax.set_ylabel('Y-axis')
ax.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

在此示例中，我们使用 pandas 库创建了一个 DataFrame，然后使用 matplotlib 库绘制了一条水平线。

示例 3

在 Matplotlib 中，您可以为水平线使用各种线型和颜色。下面展示了如何使用不同的线型和颜色创建水平线的示例。

程序

import matplotlib.pyplot as plt

# Create a plot
fig, ax = plt.subplots()

# Plot horizontal lines with different linestyles and colours
ax.axhline(y=2,  xmin =0.2, xmax=0.8, color='r', linestyle='-', label='Solid Line')
ax.axhline(y=4, color='g', linestyle='--', label='Dashed Line')
ax.axhline(y=6, color='b', linestyle='-.', label='Dash-dot Line')
ax.axhline(y=8, color='purple', linestyle=':', label='Dotted Line')

# Set labels and legend
ax.set_xlabel('X-axis')
ax.set_ylabel('Y-axis')
ax.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

第一个 `axhline` 在 y=2 处绘制一条红色实线水平线。
第二个 `axhline` 在 y=4 处绘制一条绿色虚线水平线。
第三个 `axhline` 在 y=6 处绘制一条蓝色点划线水平线。
第四个 `axhline` 在 y=8 处绘制一条紫色点线水平线。

示例 4

要使用 Matplotlib 在条形图上添加水平线，您可以使用 `axhline` 函数。我们可以使用水平线来表示最高、最低或平均数据值。

程序

import matplotlib.pyplot as plt

# Sample data for the bar chart
categories = ['Category A', 'Category B', 'Category C', 'Category D']
values = [10, 15, 7, 12]

# Create a bar chart
plt.bar(categories, values, color='green')

# Add a horizontal line at y=12
plt.axhline(y=12, color='red', linestyle='--', label='Horizontal Line at y=12')

# Add labels and a legend
plt.xlabel('Categories')
plt.ylabel('Values')
plt.title('Bar Chart with Horizontal Line')
plt.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

`plt.bar(categories, values, color='green')` 使用提供的类别和值创建简单的条形图。

`plt.axhline(y=12, color='red', linestyle='--', label='Horizontal Line at y=12')` 在 y=12 处添加一条红色虚线水平线。标签是可选的，可用于图例。

使用 hlines 函数

在绘图上绘制水平线的另一种方法是使用 Matplotlib 的 `hlines()` 函数。当您希望一次创建多条水平线时，这尤其有用。下面解释了 `hlines()` 函数的语法。

语法

matplotlib.pyplot.hlines(y, xmin, xmax, colors='k', linestyles='solid', label='', *, data=None, **kwargs)

y: 水平线（或多条线）的 y 坐标。
xmin: 线（或多条线）的起始 x 坐标。
xmax: 线（或多条线）的结束 x 坐标。
colours (可选): 线（或多条线）的颜色。它可以是单个颜色或颜色序列。默认为 'k'（黑色）。
linestyles (可选): 线（或多条线）的线型。可以是 'solid'、'dashed'、'dashdot'、'dotted' 或自定义线型。默认为 'solid'。
label (可选): 用于图例的线（或多条线）的标签。
data (可选): 如果指定，数据将用作函数中的变量。否则，变量将从调用环境中获取。
**kwargs (可选): 传递给 `matplotlib.collections.LineCollection` 构造函数的其他关键字参数。

示例 1

使用 hlines 函数的示例程序。

程序

import matplotlib.pyplot as plt

# Create a plot
fig, ax = plt.subplots()

# Draw horizontal lines
ax.hlines(y=[2, 4, 6], xmin=0, xmax=5, colors='blue', linestyles='dashed', label='Horizontal Lines')

# Set labels and legend
ax.set_xlabel('X-axis')
ax.set_ylabel('Y-axis')
ax.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

此程序使用 `ahline` 函数有效地在 y=2、y=4 和 y=6 处绘制了三条水平线，从 x=0 开始到 x=5 结束，具有虚线和蓝色。标签设置为“Horizontal Lines”，供图例参考。

示例 2

让我们来看另一个程序，展示如何使用 `hlines` 函数绘制多条线。

程序

import matplotlib.pyplot as plt

# Create a plot
fig,pq = plt.subplots()

# Draw horizontal lines with different linestyles and colours
pq.hlines(y=[2, 4, 6, 8], xmin=0, xmax=5, colors=['r', 'g', 'b', 'purple'],
          linestyles=['-', '--', '-.', ':'], label=['Solid Line', 'Dashed Line', 'Dash-dot Line', 'Dotted Line'])

# Set labels and legend
ax.set_xlabel('X-axis')
ax.set_ylabel('Y-axis')
ax.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

此示例程序创建一个子图，并绘制具有不同线型和颜色的多条水平线。

`fig, pq = plt.subplots()`: 创建一个新的图形和一个子图集。`pq` 被指定为子图的坐标轴。`fig, pq` 的用法是创建图形及其相应坐标轴的常用约定。

`pq.hlines(y=[2, 4, 6, 8], xmin=0, xmax=5, colors=['r', 'g', 'b', 'purple'], linestyles=['-', '--', '-.', ':'], label=['Solid Line', 'Dashed Line', 'Dash-dot Line', 'Dotted Line'])`: 在子图 `pq` 上绘制水平线。这些线将在 y 坐标 2、4、6 和 8 处绘制，从 x=0 开始到 x=5 结束。每条线将具有不同的颜色和线型。为每条线提供了标签，可用于图例。

使用 plot()

`plot()` 函数是 Matplotlib 中一个通用且广泛使用的函数，用于创建各种图表，包括折线图、散点图、条形图等。

语法

x, y:要显示的绘图数据。x 坐标数组称为 x，y 坐标数组称为 y。
label:一个可选的故事标签，用于图例。
Colour:指示标记或线的颜色。
linestyle:指示线的样式。'-'、'--'、'-.' 和 ':' 是常见值。
Marker:指示标记的样式。'o'、's'、'^' 和 'D' 是常见值。
Markersize:指示标记的大小。

示例 1

使用 plot 函数，让我们看一个关于水平线的简单程序。

程序

# Import Matplotlib library
import matplotlib.pyplot as plt

# Define data points for the horizontal line
x_values = [8, 4, 2, 7]
y_values = [0, 0, 0, 0]

# Plot a horizontal line
plt.plot(x_values, y_values , linestyle=":")

# Display the plot
plt.xlabel('x-axis')
plt.ylabel('y-axis')
plt.show()

输出

说明

上述代码将生成一个在 y=0 处具有水平线的图，使用指定的 x 值，借助 `plot()` 函数。

示例 2

让我们看一个在折线图上绘制线的示例程序。

程序

import matplotlib.pyplot as plt

# Sample data for the line plot
fruits = ['Apple', 'Banana', 'Cherry', 'Dragon fruit']
values = [10, 15, 7, 12]

# Create a line plot with markers
plt.plot(fruits, values, marker='o', linestyle='-', color='yellow', label='Line Plot')

# Add a horizontal line at y=12 using the plot function
plt.plot(fruits, [12] * len(fruits), linestyle='--', color='purple', label='Horizontal Line at y=12')

# Add labels and a legend
plt.xlabel('Fruits')
plt.ylabel('Values')
plt.title('Line Plot with Horizontal Line')
plt.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

我们导入了所需的库，然后使用 `plot()` 函数来表示水果的折线图。

我们使用相同的 `plot` 函数在折线图上绘制了一条水平线。最后，我们添加了所有标签。

`plt.plot` 函数创建了一个带有标记（`marker='o'`）的折线图。`linestyle='-'` 参数指定线应为实线。`color='yellow'` 参数将线的颜色设置为黄色，`label='Line Plot'` 为折线图提供了标签。

此行再次使用 `plt.plot` 函数在 y=12 处添加了一条水平线。`linestyle='--'` 参数指定虚线，`color='purple'` 将颜色设置为紫色，`label='Horizontal Line at y=12'` 为水平线提供了标签。

水平网格线

plt.gca(): `plt.gca()` 是 Matplotlib 用于“获取当前坐标轴”的方法。当前图形返回 Axes 的当前实例。如果尚不存在坐标轴，则会生成并返回一个新的坐标轴。

axes.yaxis.grid(): 要控制 y 轴上的网格线，请在使用 `plt.gca()` 检索当前坐标轴后，使用 `yaxis.grid()` 方法。

程序

import matplotlib.pyplot as plt
# Get the current axes
axes = plt.gca()

# Add horizontal grid lines
axes.yaxis.grid(True)

# Labels and legend
plt.xlabel('X-axis')
plt.ylabel('Y-axis')
plt.title(' Horizontal Grid Lines')
plt.legend()

# Show the plot
plt.show()

输出

说明

我们创建了一个图，其中添加了水平网格线到 y 轴。该图使用 `axes.yaxis.grid(True)` 方法生成了水平网格线。

Plotly

Plotly 是一个流行的 Python 包，用于制作动态、美观的图表。`plotly` 库的 `graph_objects` 模块提供了一个全面且可适应的 API，用于制作各种图表。

使用 graph_objects

Plotly 的 `graph_objects` 模块提供了一个低级接口，用于创建和修改图表和图形。它让您可以精确控制图表的外观和行为。

Figure

`Figure` 类是 `graph_objects` 模块的核心元素。它代表整个图形或绘图。
您可以使用 `go.Figure()` 创建一个空图形，或使用 `go.Figure(data=[trace1, trace2, ...])` 创建一个带有初始轨迹（数据系列）的图形。

形状

`add_shape` 方法向图形添加几何形状，例如线条、矩形或圆形。

示例 1

让我们看一个简单的程序。

程序

import plotly.graph_objects as go

# Create an empty figure
fig = go.Figure()

# Add a horizontal line at y=2
fig.add_shape(
    type='line',
    y0=2, y1=2,
    line=dict(color='red', width=2)
)

# Update layout for better visibility (optional)
fig.update_layout(title='Horizontal Line using Plotly', yaxis_title='Y-axis')

# Show the plot
fig.show()

输出

说明

我们导入了所需的库，即 `plotly.graph_objects`。

然后，我们初始化 `go.Figure()` 构造函数来创建一个空画布，用于添加轨迹和形状以及自定义布局。

`add_shape` 方法向图形添加一条水平线。提供的参数是：

type='line': 指定形状是线条。
y0=2, y1=2: 将水平线的起始和结束 y 坐标设置为 y=2。
line=dict(color='red', width=2): 配置线的颜色为红色，宽度为 2。

示例 2

此示例程序说明了如何在画布上绘制多条线。

程序

import plotly.graph_objects as go

# Create an empty figure
fig = go.Figure()

# List of y-values for multiple horizontal lines
horizontal_lines = [2, 1, 3]

# Add multiple horizontal lines to the plot
for line_value in horizontal_lines:
    fig.add_shape(
        type='line',
        y0=line_value,
        y1=line_value,
        line=dict(color='red', width=2),
        name=f'Horizontal Line at {line_value}'
    )

# Update layout for better visibility (optional)
fig.update_layout(title='Multiple Horizontal Lines using Plotly', yaxis_title='Y-axis')

# Show the plot
fig.show()

输出

说明

此程序与上述程序类似，但略有不同。我们使用了列表和 for 循环来迭代 `add_shape` 函数以绘制多条线。

结论

总而言之，Python 中的水平线是图形的重要组成部分，可用于分隔绘图区域或改进数据的可视化方式。无论是与 Matplotlib、Plotly 还是其他数据可视化框架一起使用，水平线都能为图形结果提供更多上下文和清晰度。开发人员可以通过轻松创建 `axhline()` 或 `hline()` 等函数来定制水平线的出现和位置，以满足个人需求。通过利用这些功能，Python 程序员可以创建具有视觉吸引力且信息丰富的图表，从而提高各种应用中数据分析和演示的整体效率，从商业分析到科学研究。尽管其应用广泛，水平线仍然是 Python 编程工具箱中的一个重要元素。

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Python中绘制水平线

使用 Matplotlib 库

axhline() 函数

使用 hlines 函数

使用 plot()

水平网格线

Plotly

使用 graph_objects

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