matplotlib之pyplot模块——创建图形（figure()）

当前有效matplotlib版本为：3.4.1。

figure函数概述

在pyplot模块中，figure函数用于创建新的图形，或激活已存在的图形。

函数的签名为matplotlib.pyplot.figure(num=None, figsize=None, dpi=None, facecolor=None, edgecolor=None, frameon=True, FigureClass=, clear=False, **kwargs)

函数的参数如下：

• num：图形的唯一标识符。可选参数。整数、字符串或Figure对象。可选参数。默认值为None。
  当已经存在使用该标识符的图形时，使用该标识符的图形将被激活并返回。对于标识符而言，整数对应Figure.number属性，字符串对应图形的标签。
  如果没有对应标识符的图形时，新的图形将会创建。如果参数值为整数则用于Figure.number属性，否则将会自动生成一个整数值（从1开始，每新建一个图像递增1）。如果参数值为字符串，图形标签和窗口标题将设为该值。
• figsize：图形的尺寸（宽度，高度），默认单位为英寸。可选参数。浮点数二元组。默认值为rcParams["figure.figsize"]，即[6.4, 4.8]。
• dpi：图形的分辨率，即每英寸的像素数。可选参数。浮点数。默认值为rcParams["figure.dpi"]，即100。Jupyter Notebook默认值为72，另外由于bbox_inches='tight'，因此Jupyter Notebook可能会剪切图形，导致图形的实际大小不可预测。
• facecolor：图形的背景色。可选参数。颜色值。默认值为rcParams["figure.facecolor"]，即'white'。
• edgecolor：图形的边框色。可选参数。颜色值。默认值为rcParams["figure.edgecolor"]，即'white'。
• frameon：是否绘制图形。可选参数。布尔值。默认值为True。
• FigureClasss：生成图形时选用的自定义Figure。可选参数。Figure类的子类。默认值为。
• clear：当图形存在时是否清除原有图形。可选参数。布尔值，值为True时，当图形存在时，原有图形将被清除。默认值为False。
• tight_layout：是否使用紧凑布局。布尔值或字典。默认值为rcParams["figure.autolayout"]，即False。
  如果值为False，则使用subplotpars参数调整子图配置参数。如果值为True，则调用tight_layout函数。如果值为字典，字典键即tight_layout函数的参数。
• subplotpars：子图参数。SubplotParams对象，如果为None，则使用子图的默认参数rcParams["figure.subplot.*"]。
• constrained_layout： 是否采用约束布局。布尔值或字典。默认值为rcParams["figure.constrained_layout.use"]，即False。
  如果值为True，则使用约束布局（constrained layout）调整绘图元素的位置。该参数类似于tight_layout。
• **kwargs ：Figure对象的其他属性。

返回值为Figure对象

figure相关函数

• get_fignums函数：作用为返回已存在的图形编号列表。函数签名为matplotlib.pyplot.get_fignums()，返回值为整数列表。
  源码为：

def get_fignums():
    """Return a list of existing figure numbers."""
    return sorted(_pylab_helpers.Gcf.figs)

• get_figlabels函数：作用为返回已存在的图形标签列表。函数签名为matplotlib.pyplot.get_figlabels()，返回值为字符串列表。
  源码为：

def get_figlabels():
    """Return a list of existing figure labels."""
    managers = _pylab_helpers.Gcf.get_all_fig_managers()
    managers.sort(key=lambda m: m.num)
    return [m.canvas.figure.get_label() for m in managers]

• get_figlabels函数：作用为判断对应编号的图形是否存在。函数签名为matplotlib.pyplot.fignum_exists(num)，返回值为布尔值。
  源码为：

def fignum_exists(num):
    """Return whether the figure with the given id exists."""
    return _pylab_helpers.Gcf.has_fignum(num) or num in get_figlabels()

案例：图形标识符演示

import matplotlib.pyplot as plt

# 获取默认figure对象
fig1 = plt.gcf()
# 生成新的figure对象
fig2 = plt.figure()
# 生成新的figure对象，标识符为1
fig3 = plt.figure(num=1)
# 生成新的figure对象，标识符为first
fig4 = plt.figure(num='first')
# 默认figure对象的编号为1
# 新figure对象的编号为2
# 由于num=1的figure对象已存在，所以未新建figure对象
# 新建figure对象的编号为3
print(fig1.number, fig2.number, fig3.number, fig4.number)
# 由于num=1的figure对象已存在，所以未新建figure对象，fig1==fig3
print(fig1 == fig3)
# 获取当前已存在的figure对象的编号列表
print(plt.get_fignums())
# 检测编号为4的图形是否存在
print(plt.fignum_exists(4))
# 获取当前已存在的figure对象的标签列表
print(plt.get_figlabels())

输出：

1 2 1 3
True
[1, 2, 3]
False
['', '', 'first']

案例：图形大小单位转换

import matplotlib.pyplot as plt

text_kwargs = dict(ha='center', va='center', fontsize=28, color='C1')
# 默认单位为英寸
plt.figure(figsize=(7,5))
plt.text(0.5, 0.5, '7 inches x 5 inches', **text_kwargs)
# 英寸、厘米单位转换
cm = 1/2.54  
plt.figure(figsize=(15*cm, 5*cm))
plt.text(0.5, 0.5, '15cm x 5cm', **text_kwargs)
# 英寸、像素单位转换
px = 1/plt.rcParams['figure.dpi'] 
plt.figure(figsize=(600*px, 200*px))
plt.text(0.5, 0.5, '600px x 200px', **text_kwargs)
plt.show()

案例：使用自定Figure子类

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.figure import Figure

# 自定义Figure子类
class WatermarkFigure(Figure):

    def __init__(self, *args, watermark=None, **kwargs):
        super().__init__(*args, **kwargs)

        if watermark is not None:
            self.text(0.5, 0.5, watermark,
                      ha='center', va='center', rotation=30,
                      fontsize=40, color='gray', alpha=0.5)


plt.figure(FigureClass=WatermarkFigure, watermark='mighty13')
plt.plot([1,1])

plt.show()