可视化之路（七）Circle类详解

Circle类

1. Circle类介绍

官方3.4.1Circle文档
以下是maplotlib库中的继承图：

由图可知Circle类的继承逻辑为：

Circle 参数1：xy：元组型，指定圆心位置坐标（x,y） 参数2：radius：指定原型半径 Ellipse 参数1：xy：元组型，指定圆心位置坐标（x,y） 参数2：width：浮点型，指定横轴总长度 参数3：height：浮点型，指定纵轴总长度 参数4：angle：浮点型，指定逆时针旋转度数 Patch 参数1：edgecolor：指定边缘颜色 参数2：facecolor：指定块颜色 参数3：color：指定包括块颜色和边缘颜色 参数4：linewidth：指定线宽，单位，镑 参数5：linestyle：指定线类型 参数6：antialiased：布尔型，指定抗锯齿设置 参数7：hatch：指定阴影样式 参数8：fill：布尔型，指定是否填充色块 参数9：capstyle：指定画笔样式 参数10：joinstyle：指定连接方式 Artist Inheritance Inheritance Inheritance

可以理解为Circle类是一种特殊的Ellipse类，当椭圆高度和宽度相等的时候就是在画圆。个人理解就是Circle类可以当做一种操作更加简洁的类和处理工具，针对性更强。

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1.1Circle类定义

class Circle(xy, 
			radius=5, 
			**kwargs)

参数说明：

参数1：xy：元组型，指定圆心位置坐标（x,y）
参数2：radius：指定原型半径，默认5
参数3：**kwargs：接收Patch类属性，Patch类详见下参考链接：

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参数详解：

1. Circle类的运作机制是将自己接受到的xy，radius这两个参数传递给父类Ellipse的初始化方法，即super().__init__(xy, radius * 2, radius * 2, **kwargs)。也就可以显式的理解为Circle类初始化相当于传递参数xy=xy; height=radius * 2; width=radius * 2给Ellipse类。
2. 对于Ellipse类和Circle类，xy代表不同的意思。对于Circle类，xy既代表圆心坐标又代表中心坐标，但对于Ellipse，xy只代表中心坐标。
3. 与CirclePolygon多边形近似形成圆不同，它使用贝塞尔曲线形成圆，并且更接近无标度圆。

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1.2示例展示

1.2.1圆与椭圆的联系展示

下例展示了Ellipse和Circle之间的联系，当中心坐标一致，且半径、高度和宽度三个参数一致的时候，两者的画图结果是一致的。示例程序如下：

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 设置支持中文

center = (5, 5) #圆心
radius = 3  #圆半径
width = 3   #椭圆宽度
height = 3  #椭圆高度
fig, ax = plt.subplots(1, 2)

circle = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00')
ellipse = patches.Ellipse(center, width=width, height=height, facecolor='#0000FF')

#画圆
ax[0].add_patch(circle)
ax[0].plot(center[0], center[1], marker='o', markersize=5 , markerfacecolor='#FF0000')
ax[0].text(center[0], center[1], '圆心', fontsize=15)
ax[0].set_title('圆', fontsize=15)

#画椭圆
ax[1].add_patch(ellipse)
ax[1].plot(center[0], center[1], marker='o', markersize=5 , markerfacecolor='#FF0000')
ax[1].set_title('椭圆', fontsize=15)

#标注
for i in ax:
    i.set_xlim([0, 10])
    i.set_ylim([0, 10])
    i.axis('equal')     #设置坐标轴比例相等
    i.text(center[0], center[1], '圆心', fontsize=15)

plt.show()

画图结果如下：

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1.2.2继承问题展示

可以注意到在参数说明中，Circle类接收的其他关键字参数是Patch类的属性而不是Ellipse属性。为什么这么说呢？这是因为Circle类的运行机制，假设我们除了xy、radius参数还指定了height参数或者width参数，那么解释器会认为我们传递了多个width或者height参数给.__init__，紧接着弹出TypeError。示例程序如下：

center = (5, 5) #圆心
radius = 3  #圆半径
width = 3   #椭圆宽度
height = 3  #椭圆高度
angle = 180   #旋转角度
circle = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', width=width)

运行结果如下：

TypeError: __init__() got multiple values for argument 'width'

当然说关键字参数完全不能接受Ellipse属性也是不对的，传递angle参数也是可行的，但是一个圆形绕圆心旋转多少度都是一样的，所以该参数在一般情况下并没有实质意义。

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1.2.3获取、设置属性展示

同其他的matplotlib类实例一致，使用get_property(value)、set_property(value)，这两种方法前者用来获取当前属性，后者用来设置当前属性。property代表要设置的属性名称，value代表要设置的值。示例程序如下：

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 设置支持中文
center = (5, 5) #圆心
radius = 3  #圆半径
width = 3   #椭圆宽度
height = 3  #椭圆高度
angle = 180   #旋转角度

circle = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', linewidth=5)

print('old linewidth', circle.get_linewidth())  #获取边缘线宽
circle.set_linewidth(10)    #设置边缘线宽10
print('new linewidth', circle.get_linewidth())  #获取边缘线宽

运行结果如下：

old linewidth 5.0
new linewidth 10.0

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1.2.4可视化展示

具体的Patch类详解见参考，该例只展示一下各个关键字参数的可视化效果。示例程序如下：

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 设置支持中文

center = (5, 5) #圆心
radius = 3  #圆半径
width = 3   #椭圆宽度
height = 3  #椭圆高度
angle = 180   #旋转角度

fig, ax = plt.subplots(3, 3)

#画示例标准圆
circle0 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', angle=angle)
ax[0, 0].add_patch(circle0)
ax[0, 0].set_title('normal', fontsize=15)

#更改半径
circle1 = plt.Circle(center, radius=radius + 3, facecolor='#00FF00', angle=angle)
ax[0, 1].add_patch(circle1)
ax[0, 1].set_title('radius=6', fontsize=15)

#更改表面颜色
circle2 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#FF0000', angle=angle)
ax[0, 2].add_patch(circle2)
ax[0, 2].set_title('facecolor=#FF0000', fontsize=15)

#更改边缘线宽
circle3 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', angle=angle, edgecolor='#000000', linewidth=5)
ax[1, 0].add_patch(circle3)
ax[1, 0].set_title('linewidth=5', fontsize=15)

#更改边缘线条颜色
circle4 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', angle=angle, edgecolor='#0000FF')
ax[1, 1].add_patch(circle4)
ax[1, 1].set_title('edgecolor=#0000FF', fontsize=15)

#更改线型
circle5 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', angle=angle, edgecolor='#000000', linewidth=5, linestyle='--')
ax[1, 2].add_patch(circle5)
ax[1, 2].set_title('linestyle=--', fontsize=15)

#更改填充模式
circle6 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', angle=angle, edgecolor='#000000', linewidth=5, fill=False)
ax[2, 0].add_patch(circle6)
ax[2, 0].set_title('fill=False', fontsize=15)

#更改填充阴影
circle7 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', angle=angle, edgecolor='#000000', linewidth=5, hatch='||')
ax[2, 1].add_patch(circle7)
ax[2, 1].set_title('hatch=||', fontsize=15)

#更改透明度
circle8 = plt.Circle(center, radius=radius, facecolor='#00FF00', angle=angle, linewidth=5, alpha=0.1)
ax[2, 2].add_patch(circle8)
ax[2, 2].set_title('alpha=0.1', fontsize=15)

#标注
for i in range(len(ax)):
    for j in range(len(ax)):
        ax[i, j].plot(center[0], center[1], marker='o', markersize=5 , markerfacecolor='#000000')
        ax[i, j].set_xlim([0, 10])  #设置轴范围
        ax[i, j].set_ylim([0, 10])  #设置轴范围
        ax[i, j].axis('equal')     #设置坐标轴比例相等
        ax[i, j].text(center[0], center[1], '中心', fontsize=15)  #标注中心点

plt.show()

画图结果如下：

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2.Circle应用

2.1图片剪裁

使用AxesImage类的set_clip_path方法设置Artist以及子类的剪裁路径，下例中使用Circle对示例图片进行了剪裁。示例程序如下：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
import matplotlib.cbook as cbook

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 设置支持中文
with cbook.get_sample_data('grace_hopper.jpg') as image_file:
    image = plt.imread(image_file)

fig, ax = plt.subplots(1, 2)

im0 = ax[0].imshow(image)   #显示图片
im1 = ax[1].imshow(image)   #显示图片

patch = patches.Circle((260, 200), radius=200, transform=ax[0].transData)   #使用半径200，圆心坐标(260, 200)的圆进行裁剪
im0.set_clip_path(patch)    #裁剪图片

ax[0].axis('off')   #关闭轴
ax[0].set_title('剪裁完成', fontsize=15)
ax[1].axis('off')   #关闭轴
ax[1].set_title('原图', fontsize=15)
plt.show()

画图结果如下：

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3.参考

1. Patch类详解
2. Ellipse类详解

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