Matplotlib 도형 조작 | 파이썬 프로그래밍 튜토리얼

소개

이 튜토리얼은 matplotlib.path.Path, matplotlib.patches.PathPatch, 그리고 matplotlib.transforms 클래스를 사용하여 도형을 그리고 조작하는 과정을 안내합니다. 원, 돌고래 모양, 그리고 60 도 회전된 돌고래 모양을 가진 플롯을 만드는 방법을 배우게 됩니다.

VM 팁

VM 시작이 완료되면, 왼쪽 상단을 클릭하여 Notebook 탭으로 전환하여 실습을 위해 Jupyter Notebook에 접근하십시오.

때로는 Jupyter Notebook 이 로딩을 완료하는 데 몇 초 정도 기다려야 할 수 있습니다. Jupyter Notebook 의 제한으로 인해 작업의 유효성 검사는 자동화될 수 없습니다.

학습 중에 문제가 발생하면 언제든지 Labby 에게 문의하십시오. 세션 후 피드백을 제공해주시면 문제를 신속하게 해결해 드리겠습니다.

원 만들기

먼저, Circle과 imshow 함수를 사용하여 플롯에 원을 만들어 보겠습니다. imshow 함수는 플롯에 이미지를 표시하는 데 사용됩니다.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.cm as cm
from matplotlib.patches import Circle

r = np.random.rand(50)
t = np.random.rand(50) * np.pi * 2.0
x = r * np.cos(t)
y = r * np.sin(t)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6))
circle = Circle((0, 0), 1, facecolor='none',
                edgecolor=(0, 0.8, 0.8), linewidth=3, alpha=0.5)
ax.add_patch(circle)

im = plt.imshow(np.random.random((100, 100)),
                origin='lower', cmap=cm.winter,
                interpolation='spline36',
                extent=([-1, 1, -1, 1]))
im.set_clip_path(circle)

plt.plot(x, y, 'o', color=(0.9, 0.9, 1.0), alpha=0.8)
plt.show()

돌고래 모양 만들기

다음으로, Path와 PathPatch 함수를 사용하여 돌고래 모양을 만들 것입니다. Andy Fitzsimon 의 OpenClipart 라이브러리에서 가져온 돌고래 모양의 경로를 사용합니다.

from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import PathPatch
import numpy as np

dolphin = """
M -0.59739425,160.18173 C -0.62740401,160.18885 -0.57867129,160.11183
-0.57867129,160.11183 C -0.57867129,160.11183 -0.5438361,159.89315
-0.39514638,159.81496 C -0.24645668,159.73678 -0.18316813,159.71981
-0.18316813,159.71981 C -0.18316813,159.71981 -0.10322971,159.58124
-0.057804323,159.58725 C -0.029723983,159.58913 -0.061841603,159.60356
-0.071265813,159.62815 C -0.080250183,159.65325 -0.082918513,159.70554
-0.061841203,159.71248 C -0.040763903,159.7194 -0.0066711426,159.71091
0.077336307,159.73612 C 0.16879567,159.76377 0.28380306,159.86448
0.31516668,159.91533 C 0.3465303,159.96618 0.5011127,160.1771
0.5011127,160.1771 C 0.63668998,160.19238 0.67763022,160.31259
0.66556395,160.32668 C 0.65339985,160.34212 0.66350443,160.33642
0.64907098,160.33088 C 0.63463742,160.32533 0.61309688,160.297
0.5789627,160.29339 C 0.54348657,160.28968 0.52329693,160.27674
0.50728856,160.27737 C 0.49060916,160.27795 0.48965803,160.31565
0.46114204,160.33673 C 0.43329696,160.35786 0.4570711,160.39871
0.43309565,160.40685 C 0.4105108,160.41442 0.39416631,160.33027
0.3954995,160.2935 C 0.39683269,160.25672 0.43807996,160.21522
0.44567915,160.19734 C 0.45327833,160.17946 0.27946869,159.9424
-0.061852613,159.99845 C -0.083965233,160.0427 -0.26176109,160.06683
-0.26176109,160.06683 C -0.30127962,160.07028 -0.21167141,160.09731
-0.24649368,160.1011 C -0.32642366,160.11569 -0.34521187,160.06895
-0.40622293,160.0819 C -0.467234,160.09485 -0.56738444,160.17461
-0.59739425,160.18173
"""

vertices = []
codes = []
parts = dolphin.split()
i = 0
code_map = {
    'M': Path.MOVETO,
    'C': Path.CURVE4,
    'L': Path.LINETO,
}

while i < len(parts):
    path_code = code_map[parts[i]]
    npoints = Path.NUM_VERTICES_FOR_CODE[path_code]
    codes.extend([path_code] * npoints)
    vertices.extend([[*map(float, y.split(','))]
                     for y in parts[i + 1:][:npoints]])
    i += npoints + 1
vertices = np.array(vertices)
vertices[:, 1] -= 160

dolphin_path = Path(vertices, codes)
dolphin_patch = PathPatch(dolphin_path, facecolor=(0.6, 0.6, 0.6),
                          edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch)

돌고래 모양 회전

Affine2D().rotate_deg() 함수를 사용하여 돌고래 모양을 60 도 회전시킵니다.

from matplotlib.transforms import Affine2D

vertices = Affine2D().rotate_deg(60).transform(vertices)
dolphin_path2 = Path(vertices, codes)
dolphin_patch2 = PathPatch(dolphin_path2, facecolor=(0.5, 0.5, 0.5),
                           edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch2)

플롯 마무리

모든 것을 함께 넣고 플롯을 마무리해 보겠습니다.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.cm as cm
from matplotlib.patches import Circle, PathPatch
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.transforms import Affine2D

## Fixing random state for reproducibility
np.random.seed(19680801)

r = np.random.rand(50)
t = np.random.rand(50) * np.pi * 2.0
x = r * np.cos(t)
y = r * np.sin(t)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6))
circle = Circle((0, 0), 1, facecolor='none',
                edgecolor=(0, 0.8, 0.8), linewidth=3, alpha=0.5)
ax.add_patch(circle)

im = plt.imshow(np.random.random((100, 100)),
                origin='lower', cmap=cm.winter,
                interpolation='spline36',
                extent=([-1, 1, -1, 1]))
im.set_clip_path(circle)

plt.plot(x, y, 'o', color=(0.9, 0.9, 1.0), alpha=0.8)

dolphin_path = Path(vertices, codes)
dolphin_patch = PathPatch(dolphin_path, facecolor=(0.6, 0.6, 0.6),
                          edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch)

vertices = Affine2D().rotate_deg(60).transform(vertices)
dolphin_path2 = Path(vertices, codes)
dolphin_patch2 = PathPatch(dolphin_path2, facecolor=(0.5, 0.5, 0.5),
                           edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch2)

plt.show()

요약

이 튜토리얼에서는 원, 돌고래 모양, 그리고 60 도 회전된 돌고래 모양을 사용하여 플롯을 만드는 방법을 배웠습니다. matplotlib.path.Path, matplotlib.patches.PathPatch, 그리고 matplotlib.transforms 클래스를 사용하여 플롯에서 모양을 그리고 조작했습니다. 이제 이 지식을 사용하여 더 복잡한 모양과 플롯을 만들 수 있습니다.

Matplotlib Path 및 Patch 조작

소개

VM 팁

원 만들기

돌고래 모양 만들기

돌고래 모양 회전

플롯 마무리

요약