Desenhando Formas com Matplotlib em Python

Introdução

Neste laboratório, aprenderemos como desenhar várias formas usando a biblioteca Matplotlib em Python. Matplotlib é uma biblioteca de plotagem para a linguagem de programação Python e sua extensão de matemática numérica NumPy. Ela fornece uma API orientada a objetos para incorporar gráficos em aplicações usando toolkits GUI de uso geral como Tkinter, wxPython, Qt ou GTK.

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.

Às vezes, pode ser necessário aguardar alguns segundos para que o Jupyter Notebook termine de carregar. A validação das operações não pode ser automatizada devido a limitações no Jupyter Notebook.

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.

Importar Bibliotecas

Antes de começarmos a usar Matplotlib, precisamos importar as bibliotecas necessárias.

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as mpatches
import matplotlib.path as mpath

Definir Formas

Definiremos as formas que queremos desenhar usando Matplotlib. Neste exemplo, desenharemos um círculo, um retângulo, uma cunha (wedge), um polígono regular, uma elipse, uma seta, um path patch e um fancy box patch.

shapes = [
    mpatches.Circle((0, 0), 0.1, ec="none"),
    mpatches.Rectangle((-0.025, -0.05), 0.05, 0.1, ec="none"),
    mpatches.Wedge((0, 0), 0.1, 30, 270, ec="none"),
    mpatches.RegularPolygon((0, 0), 5, radius=0.1),
    mpatches.Ellipse((0, 0), 0.2, 0.1),
    mpatches.Arrow(-0.05, -0.05, 0.1, 0.1, width=0.1),
    mpatches.PathPatch(mpath.Path([(0, 0), (0.5, 0.5), (1, 0)], [1, 2, 2]), ec="none"),
    mpatches.FancyBboxPatch((-0.025, -0.05), 0.05, 0.1, ec="none",
                            boxstyle=mpatches.BoxStyle("Round", pad=0.02)),
]

Desenhar Formas

Agora desenharemos as formas usando Matplotlib, iterando pela lista shapes e adicionando-as ao gráfico.

fig, ax = plt.subplots()
for shape in shapes:
    ax.add_artist(shape)
plt.xlim([-0.5, 1.5])
plt.ylim([-0.5, 1.5])
plt.axis('off')
plt.show()

Personalizar Formas

Podemos personalizar as formas definindo várias propriedades, como cor, cor da borda e alfa (alpha).

shapes = [
    mpatches.Circle((0, 0), 0.1, color='red', alpha=0.5),
    mpatches.Rectangle((-0.025, -0.05), 0.05, 0.1, ec="none", color='green', alpha=0.5),
    mpatches.Wedge((0, 0), 0.1, 30, 270, ec="none", color='blue', alpha=0.5),
    mpatches.RegularPolygon((0, 0), 5, radius=0.1, color='orange', alpha=0.5),
    mpatches.Ellipse((0, 0), 0.2, 0.1, color='purple', alpha=0.5),
    mpatches.Arrow(-0.05, -0.05, 0.1, 0.1, width=0.1, color='yellow', alpha=0.5),
    mpatches.PathPatch(mpath.Path([(0, 0), (0.5, 0.5), (1, 0)], [1, 2, 2]), ec="none", color='pink', alpha=0.5),
    mpatches.FancyBboxPatch((-0.025, -0.05), 0.05, 0.1, ec="none", color='brown', alpha=0.5,
                            boxstyle=mpatches.BoxStyle("Round", pad=0.02)),
]

fig, ax = plt.subplots()
for shape in shapes:
    ax.add_artist(shape)
plt.xlim([-0.5, 1.5])
plt.ylim([-0.5, 1.5])
plt.axis('off')
plt.show()

Salvar o Gráfico

Podemos salvar o gráfico como um arquivo de imagem usando a função savefig.

fig, ax = plt.subplots()
for shape in shapes:
    ax.add_artist(shape)
plt.xlim([-0.5, 1.5])
plt.ylim([-0.5, 1.5])
plt.axis('off')
plt.savefig('shapes.png')

Resumo

Neste laboratório, aprendemos como desenhar várias formas usando a biblioteca Matplotlib em Python. Aprendemos como definir formas, desenhar formas, personalizar formas e salvar o gráfico como um arquivo de imagem. Matplotlib fornece uma API (Application Programming Interface) fácil de usar para desenhar vários tipos de gráficos e é amplamente utilizado na visualização de dados.