Personalizando Visualizações Matplotlib com Marcadores

Introdução

Matplotlib é uma popular biblioteca Python utilizada para criar visualizações, incluindo gráficos e diagramas. Um dos componentes chave do Matplotlib são os marcadores (markers), que são usados para representar pontos de dados em um gráfico. Os marcadores vêm em várias formas, tamanhos e estilos, e podem ser personalizados para se adequar a um conjunto de dados específico. Neste laboratório, você aprenderá como usar marcadores do Matplotlib para criar visualizações personalizadas que comunicam seus dados de forma eficaz.

Dicas para a VM

Após a inicialização da VM, clique no canto superior esquerdo para mudar para a aba Notebook e acessar o Jupyter Notebook para praticar.

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Se você enfrentar problemas durante o aprendizado, sinta-se à vontade para perguntar ao Labby. Forneça feedback após a sessão, e resolveremos o problema prontamente para você.

Marcadores Não Preenchidos (Unfilled Markers)

Marcadores não preenchidos são de cor única. O código a seguir demonstra como criar marcadores não preenchidos:

unfilled_markers = [m for m, func in Line2D.markers.items()
                    if func != 'nothing' and m not in Line2D.filled_markers]

for ax, markers in zip(axs, split_list(unfilled_markers)):
    for y, marker in enumerate(markers):
        ax.text(-0.5, y, repr(marker), **text_style)
        ax.plot([y] * 3, marker=marker, **marker_style)
    format_axes(ax)

Marcadores Preenchidos (Filled Markers)

Marcadores preenchidos são o oposto de marcadores não preenchidos. O código a seguir demonstra como criar marcadores preenchidos:

fig, axs = plt.subplots(ncols=2)
fig.suptitle('Filled markers', fontsize=14)
for ax, markers in zip(axs, split_list(Line2D.filled_markers)):
    for y, marker in enumerate(markers):
        ax.text(-0.5, y, repr(marker), **text_style)
        ax.plot([y] * 3, marker=marker, **marker_style)
    format_axes(ax)

Estilos de Preenchimento de Marcadores (Marker Fill Styles)

A cor da borda e a cor de preenchimento de marcadores preenchidos podem ser especificadas separadamente. Adicionalmente, o fillstyle pode ser configurado para ser não preenchido (unfilled), totalmente preenchido (fully filled) ou semi-preenchido (half-filled) em várias direções. Os estilos semi-preenchidos usam markerfacecoloralt como uma cor de preenchimento secundária. O código a seguir demonstra como criar estilos de preenchimento de marcadores:

fig, ax = plt.subplots()
fig.suptitle('Marker fillstyle', fontsize=14)
fig.subplots_adjust(left=0.4)

filled_marker_style = dict(marker='o', linestyle=':', markersize=15,
                           color='darkgrey',
                           markerfacecolor='tab:blue',
                           markerfacecoloralt='lightsteelblue',
                           markeredgecolor='brown')

for y, fill_style in enumerate(Line2D.fillStyles):
    ax.text(-0.5, y, repr(fill_style), **text_style)
    ax.plot([y] * 3, fillstyle=fill_style, **filled_marker_style)
format_axes(ax)

Marcadores Criados a partir de Símbolos TeX

Use :ref:MathText <mathtext> para usar símbolos de marcador personalizados, como por exemplo, "$\u266B$". Para uma visão geral dos símbolos da fonte STIX, consulte a tabela de fontes STIX <http://www.stixfonts.org/allGlyphs.html>_. Veja também o :doc:/gallery/text_labels_and_annotations/stix_fonts_demo.

fig, ax = plt.subplots()
fig.suptitle('Mathtext markers', fontsize=14)
fig.subplots_adjust(left=0.4)

marker_style.update(markeredgecolor="none", markersize=15)
markers = ["$1$", r"$\frac{1}{2}$", "$f$", "$\u266B$", r"$\mathcal{A}$"]

for y, marker in enumerate(markers):
    ## Escape dollars so that the text is written "as is", not as mathtext.
    ax.text(-0.5, y, repr(marker).replace("$", r"\$"), **text_style)
    ax.plot([y] * 3, marker=marker, **marker_style)
format_axes(ax)

Marcadores Criados a partir de Caminhos (Paths)

Qualquer ~.path.Path pode ser usado como um marcador. O exemplo a seguir mostra dois caminhos simples star (estrela) e circle (círculo), e um caminho mais elaborado de um círculo com uma estrela recortada.

import numpy as np

import matplotlib.path as mpath

star = mpath.Path.unit_regular_star(6)
circle = mpath.Path.unit_circle()
## concatenate the circle with an internal cutout of the star
cut_star = mpath.Path(
    vertices=np.concatenate([circle.vertices, star.vertices[::-1, ...]]),
    codes=np.concatenate([circle.codes, star.codes]))

fig, ax = plt.subplots()
fig.suptitle('Path markers', fontsize=14)
fig.subplots_adjust(left=0.4)

markers = {'star': star, 'circle': circle, 'cut_star': cut_star}

for y, (name, marker) in enumerate(markers.items()):
    ax.text(-0.5, y, name, **text_style)
    ax.plot([y] * 3, marker=marker, **marker_style)
format_axes(ax)

Modificações Avançadas de Marcadores com Transformação (Transform)

Os marcadores podem ser modificados passando uma transformação (transform) para o construtor MarkerStyle. O exemplo a seguir mostra como uma rotação fornecida é aplicada a várias formas de marcador.

common_style = {k: v for k, v in filled_marker_style.items() if k != 'marker'}
angles = [0, 10, 20, 30, 45, 60, 90]

fig, ax = plt.subplots()
fig.suptitle('Rotated markers', fontsize=14)

ax.text(-0.5, 0, 'Filled marker', **text_style)
for x, theta in enumerate(angles):
    t = Affine2D().rotate_deg(theta)
    ax.plot(x, 0, marker=MarkerStyle('o', 'left', t), **common_style)

ax.text(-0.5, 1, 'Un-filled marker', **text_style)
for x, theta in enumerate(angles):
    t = Affine2D().rotate_deg(theta)
    ax.plot(x, 1, marker=MarkerStyle('1', 'left', t), **common_style)

ax.text(-0.5, 2, 'Equation marker', **text_style)
for x, theta in enumerate(angles):
    t = Affine2D().rotate_deg(theta)
    eq = r'$\frac{1}{x}$'
    ax.plot(x, 2, marker=MarkerStyle(eq, 'left', t), **common_style)

for x, theta in enumerate(angles):
    ax.text(x, 2.5, f"{theta}°", horizontalalignment="center")
format_axes(ax)

fig.tight_layout()

Definindo o Estilo de Extremidade (Cap Style) e o Estilo de Junção (Join Style) do Marcador

Os marcadores têm estilos de extremidade (cap) e junção (join) padrão, mas estes podem ser personalizados ao criar um MarkerStyle.

from matplotlib.markers import CapStyle, JoinStyle

marker_inner = dict(markersize=35,
                    markerfacecolor='tab:blue',
                    markerfacecoloralt='lightsteelblue',
                    markeredgecolor='brown',
                    markeredgewidth=8,
                    )

marker_outer = dict(markersize=35,
                    markerfacecolor='tab:blue',
                    markerfacecoloralt='lightsteelblue',
                    markeredgecolor='white',
                    markeredgewidth=1,
                    )

fig, ax = plt.subplots()
fig.suptitle('Marker CapStyle', fontsize=14)
fig.subplots_adjust(left=0.1)

for y, cap_style in enumerate(CapStyle):
    ax.text(-0.5, y, cap_style.name, **text_style)
    for x, theta in enumerate(angles):
        t = Affine2D().rotate_deg(theta)
        m = MarkerStyle('1', transform=t, capstyle=cap_style)
        ax.plot(x, y, marker=m, **marker_inner)
        ax.plot(x, y, marker=m, **marker_outer)
        ax.text(x, len(CapStyle) - .5, f'{theta}°', ha='center')
format_axes(ax)

Modificando o Estilo de Junção (Join Style)

O estilo de junção (join style) dos marcadores também pode ser modificado de maneira semelhante.

fig, ax = plt.subplots()
fig.suptitle('Marker JoinStyle', fontsize=14)
fig.subplots_adjust(left=0.05)

for y, join_style in enumerate(JoinStyle):
    ax.text(-0.5, y, join_style.name, **text_style)
    for x, theta in enumerate(angles):
        t = Affine2D().rotate_deg(theta)
        m = MarkerStyle('*', transform=t, joinstyle=join_style)
        ax.plot(x, y, marker=m, **marker_inner)
        ax.text(x, len(JoinStyle) - .5, f'{theta}°', ha='center')
format_axes(ax)

plt.show()

Resumo

Neste laboratório, você aprendeu como usar marcadores do Matplotlib para criar visualizações personalizadas. Especificamente, você aprendeu como criar marcadores não preenchidos e preenchidos, estilos de preenchimento de marcadores, marcadores criados a partir de símbolos TeX, marcadores criados a partir de caminhos, modificações avançadas de marcadores com transformações (transform) e como definir o estilo de extremidade (cap style) e o estilo de junção (join style) do marcador. Ao usar essas técnicas, você pode criar visualizações eficazes que comunicam seus dados com clareza e precisão.