Python 绘图颜色、技巧汇总

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Python绘制多分类ROC曲线

引言

在论文绘图中,最重要的是准确传达数据和信息。无论是实验结果图、统计图表还是概念图示,图像应当清晰明了地展示研究结果和观点。无论用什么软件,以下几个原则十分重要:

  • 数据准确性:确保图表中的数据准确无误,不要出现错误的标注或显示。

  • 清晰度和分辨率:图像的分辨率需要足够高,以便在打印或放大时仍然保持清晰度。确保图像的分辨率符合期刊的要求。

  • 图像格式:选择适合的图像格式,确保图像在不同环境下都能够清晰显示。

  • 配色和样式:选择合适的配色方案,确保图像的颜色搭配清晰明了,同时符合期刊的要求。

  • 图像说明和标注:图像应当配有清晰的说明和标注,以便读者理解图像所传达的信息。

    其中操作空间最高的当属配色和样式了。

    1 Python复现SCI论文插图经典配色

    下面参考顶刊SCI论文插图经典配色,利用python进行复现。

    SCI论文插图经典配色来源:知乎up主-阿昆的科研日常

    1.1计算Matplotlib中的RGB格式数值

    上述配色都是软件Matlab的RGB格式,其取值范围在0-255 ,而Python中的Matplotlib库中支持使用RGB格式取值范围通常在0到1之间,所以需要将每个颜色通道的取值除以 255,以得到在 0 到 1 之间的标准化取值,按照以下方式转换:

    R_normalized = R / 255 

    G_normalized = G / 255 

    B_normalized = B / 255

    比如复现经典配色实例No.017        

    clolor_zise = (0.267, 0.16, 0.353)
    clolor_zanglan = (0.255, 0.243, 0.522)
    clolor_shenlan = (0.188, 0.408, 0.553)
    clolor_lanlv = (0.122, 0.573, 0.545)
    clolor_lvse = (0.208, 0.718, 0.467)
    clolor_lvhuang = (0.569, 0.835, 0.259)
    clolor_huangse = (0.973, 0.902, 0.125)

    2.2数据准备

    绘制某模型在0db、50db、40db、30db、20db噪声下的训练、验证、测试准确率的柱状图

    # 数据
    labels = ['0DB', '50DB', '40DB', '30DB', '20DB']
    train_accuracy = [99.93, 99.86, 99.85, 99.82, 99.70]
    validation_accuracy = [99.27, 98.54, 98.52, 98.08, 94.47]
    test_accuracy = [99.48, 98.70, 97.61, 97.44, 95.01]

    2.3绘图

    # 绘制柱状图
    plt.figure(figsize=(8,4), dpi=300)
    # 柱子宽度比例
    width = 0.15
    plt.bar(x, train_accuracy, width, label='Train Accuracy', color=clolor_huangse)
    plt.bar([i + width for i in x], validation_accuracy, width, label='Validation Accuracy', color=clolor_lanlv)
    plt.bar([i + 2 * width for i in x], test_accuracy, width, label='Test Accuracy', color=clolor_zise)
    # 设置 X 轴标签
    plt.xlabel('Noise level')
    # 设置 Y 轴标签
    plt.ylabel('Accuracy (%)')
    # 设置 X 轴刻度
    plt.xticks([i + width for i in x], labels)
    # 隐藏上方和右侧的轴线
    plt.gca().spines['top'].set_visible(False)
    plt.gca().spines['right'].set_visible(False)
    # 显示X轴和Y轴
    plt.gca().get_xaxis().tick_bottom()
    plt.gca().get_yaxis().tick_left()
    # 添加数值标签
    rotation_angle = 'vertical'  # 设置文本旋转角度为垂直
    for i in x:
        plt.text(i, train_accuracy[i] + 2, str(train_accuracy[i]), ha='center', va='bottom', fontsize=8, rotation=rotation_angle)
        plt.text(i + width, validation_accuracy[i] + 2, str(validation_accuracy[i]), ha='center', va='bottom', fontsize=8, rotation=rotation_angle)
        plt.text(i + 2 * width, test_accuracy[i] + 2, str(test_accuracy[i]), ha='center', va='bottom', fontsize=8, rotation=rotation_angle)
    # 显示图例,设置列数为3
    plt.legend(loc='upper center', bbox_to_anchor=(0.5, 1.2), frameon=False, ncol=3)
    # 显示图形
    plt.show()

    2 Python作图颜色汇总

    2.1Matplotlib颜色对照表

    颜色对照表来源:matplotlib颜色表 - FINTHON

    2.2 Matplotlib16进制描述颜色

    cnames = {
    'aliceblue':            '#F0F8FF',
    'antiquewhite':         '#FAEBD7',
    'aqua':                 '#00FFFF',
    'aquamarine':           '#7FFFD4',
    'azure':                '#F0FFFF',
    'beige':                '#F5F5DC',
    'bisque':               '#FFE4C4',
    'black':                '#000000',
    'blanchedalmond':       '#FFEBCD',
    'blue':                 '#0000FF',
    'blueviolet':           '#8A2BE2',
    'brown':                '#A52A2A',
    'burlywood':            '#DEB887',
    'cadetblue':            '#5F9EA0',
    'chartreuse':           '#7FFF00',
    'chocolate':            '#D2691E',
    'coral':                '#FF7F50',
    'cornflowerblue':       '#6495ED',
    'cornsilk':             '#FFF8DC',
    'crimson':              '#DC143C',
    'cyan':                 '#00FFFF',
    'darkblue':             '#00008B',
    'darkcyan':             '#008B8B',
    'darkgoldenrod':        '#B8860B',
    'darkgray':             '#A9A9A9',
    'darkgreen':            '#006400',
    'darkkhaki':            '#BDB76B',
    'darkmagenta':          '#8B008B',
    'darkolivegreen':       '#556B2F',
    'darkorange':           '#FF8C00',
    'darkorchid':           '#9932CC',
    'darkred':              '#8B0000',
    'darksalmon':           '#E9967A',
    'darkseagreen':         '#8FBC8F',
    'darkslateblue':        '#483D8B',
    'darkslategray':        '#2F4F4F',
    'darkturquoise':        '#00CED1',
    'darkviolet':           '#9400D3',
    'deeppink':             '#FF1493',
    'deepskyblue':          '#00BFFF',
    'dimgray':              '#696969',
    'dodgerblue':           '#1E90FF',
    'firebrick':            '#B22222',
    'floralwhite':          '#FFFAF0',
    'forestgreen':          '#228B22',
    'fuchsia':              '#FF00FF',
    'gainsboro':            '#DCDCDC',
    'ghostwhite':           '#F8F8FF',
    'gold':                 '#FFD700',
    'goldenrod':            '#DAA520',
    'gray':                 '#808080',
    'green':                '#008000',
    'greenyellow':          '#ADFF2F',
    'honeydew':             '#F0FFF0',
    'hotpink':              '#FF69B4',
    'indianred':            '#CD5C5C',
    'indigo':               '#4B0082',
    'ivory':                '#FFFFF0',
    'khaki':                '#F0E68C',
    'lavender':             '#E6E6FA',
    'lavenderblush':        '#FFF0F5',
    'lawngreen':            '#7CFC00',
    'lemonchiffon':         '#FFFACD',
    'lightblue':            '#ADD8E6',
    'lightcoral':           '#F08080',
    'lightcyan':            '#E0FFFF',
    'lightgoldenrodyellow': '#FAFAD2',
    'lightgreen':           '#90EE90',
    'lightgray':            '#D3D3D3',
    'lightpink':            '#FFB6C1',
    'lightsalmon':          '#FFA07A',
    'lightseagreen':        '#20B2AA',
    'lightskyblue':         '#87CEFA',
    'lightslategray':       '#778899',
    'lightsteelblue':       '#B0C4DE',
    'lightyellow':          '#FFFFE0',
    'lime':                 '#00FF00',
    'limegreen':            '#32CD32',
    'linen':                '#FAF0E6',
    'magenta':              '#FF00FF',
    'maroon':               '#800000',
    'mediumaquamarine':     '#66CDAA',
    'mediumblue':           '#0000CD',
    'mediumorchid':         '#BA55D3',
    'mediumpurple':         '#9370DB',
    'mediumseagreen':       '#3CB371',
    'mediumslateblue':      '#7B68EE',
    'mediumspringgreen':    '#00FA9A',
    'mediumturquoise':      '#48D1CC',
    'mediumvioletred':      '#C71585',
    'midnightblue':         '#191970',
    'mintcream':            '#F5FFFA',
    'mistyrose':            '#FFE4E1',
    'moccasin':             '#FFE4B5',
    'navajowhite':          '#FFDEAD',
    'navy':                 '#000080',
    'oldlace':              '#FDF5E6',
    'olive':                '#808000',
    'olivedrab':            '#6B8E23',
    'orange':               '#FFA500',
    'orangered':            '#FF4500',
    'orchid':               '#DA70D6',
    'palegoldenrod':        '#EEE8AA',
    'palegreen':            '#98FB98',
    'paleturquoise':        '#AFEEEE',
    'palevioletred':        '#DB7093',
    'papayawhip':           '#FFEFD5',
    'peachpuff':            '#FFDAB9',
    'peru':                 '#CD853F',
    'pink':                 '#FFC0CB',
    'plum':                 '#DDA0DD',
    'powderblue':           '#B0E0E6',
    'purple':               '#800080',
    'red':                  '#FF0000',
    'rosybrown':            '#BC8F8F',
    'royalblue':            '#4169E1',
    'saddlebrown':          '#8B4513',
    'salmon':               '#FA8072',
    'sandybrown':           '#FAA460',
    'seagreen':             '#2E8B57',
    'seashell':             '#FFF5EE',
    'sienna':               '#A0522D',
    'silver':               '#C0C0C0',
    'skyblue':              '#87CEEB',
    'slateblue':            '#6A5ACD',
    'slategray':            '#708090',
    'snow':                 '#FFFAFA',
    'springgreen':          '#00FF7F',
    'steelblue':            '#4682B4',
    'tan':                  '#D2B48C',
    'teal':                 '#008080',
    'thistle':              '#D8BFD8',
    'tomato':               '#FF6347',
    'turquoise':            '#40E0D0',
    'violet':               '#EE82EE',
    'wheat':                '#F5DEB3',
    'white':                '#FFFFFF',
    'whitesmoke':           '#F5F5F5',
    'yellow':               '#FFFF00',
    'yellowgreen':          '#9ACD32'}

    上述16进制描述的颜色具体对应以下颜色

    3 python中Matplotlib的颜色及线条控制

    3.1Matplotlib默认颜色

     Matplotlib自带的颜色搭配也比较好看,默认的是一共10种颜色,超过次数后就会循环使用:

    默认颜色的对应参数和颜色名称如下所示:

    3.2Matplotlib线条控制

    marker参数以及形状如下所示:

    '.'       point marker
    ','       pixel marker
    'o'       circle marker
    'v'       triangle_down marker
    '^'       triangle_up marker
    '<'       triangle_left marker
    '>'       triangle_right marker
    '1'       tri_down marker
    '2'       tri_up marker
    '3'       tri_left marker
    '4'       tri_right marker
    's'       square marker
    'p'       pentagon marker
    '*'       star marker
    'h'       hexagon1 marker
    'H'       hexagon2 marker
    '+'       plus marker
    'x'       x marker
    'D'       diamond marker
    'd'       thin_diamond marker
    '|'       vline marker
    '_'       hline marker

    参考资料

    [1]阿昆的科研日常,跟顶刊学配色!SCI论文插图经典配色实例第1期 - 知乎 (zhihu.com)

    [2]darkknightzh,(原)python中matplotlib的颜色及线条控制 - darkknightzh - 博客园 (cnblogs.com)