在本教程中，我们将学习如何使用 Python 的 Matplotlib 库创建桑基图。桑基图是一种流程图，通常用于可视化能量或物质在系统中的流动。它们对于分析具有多个输入和输出的复杂系统特别有用。
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我们将首先导入使用 Matplotlib 创建桑基图所需的库。我们将从 matplotlib.sankey 模块中导入 Sankey 类，并从 Matplotlib 中导入 pyplot 模块。
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.sankey import Sankey接下来，我们将定义想要使用桑基图可视化的数据。在这个例子中，我们将使用 Moran 和 Shapiro 所著的《工程热力学基础》中例 8.6 的数据。这些数据表示通过朗肯动力循环的能量流。我们将把能量流定义为一个值列表。
Hdot = [260.431, 35.078, 180.794, 221.115, 22.700,
142.361, 10.193, 10.210, 43.670, 44.312,
68.631, 10.758, 10.758, 0.017, 0.642,
232.121, 44.559, 100.613, 132.168] ## MW我们将创建一个图形对象，并向其中添加一组坐标轴。我们还将设置绘图的标题。
fig = plt.figure(figsize=(8, 9))
ax = fig.add_subplot(1, 1, 1, xticks=[], yticks=[],
title="Rankine Power Cycle: Example 8.6 from Moran and "
"Shapiro\n\x22Fundamentals of Engineering Thermodynamics "
"\x22, 6th ed., 2008")我们将创建一个 Sankey 类的实例，并传入我们在步骤 3 中创建的坐标轴对象。我们还将设置流量值的格式和测量单位。然后，我们将使用 add 方法将流量添加到图表中。我们将使用 facecolor 参数指定每个流量的颜色，并使用 labels 参数指定每个流量的标签。我们还将使用 pathlengths 参数指定每个流量的路径长度，并使用 orientations 参数指定每个流量的方向。最后，我们将使用 connect 参数连接各个流量。
sankey = Sankey(ax=ax, format='%.3G', unit=' MW', gap=0.5, scale=1.0/Hdot[0])
sankey.add(patchlabel='\n\nPump 1', rotation=90, facecolor='#37c959',
flows=[Hdot[13], Hdot[6], -Hdot[7]],
labels=['Shaft power', '', None],
pathlengths=[0.4, 0.883, 0.25],
orientations=[1, -1, 0])
sankey.add(patchlabel='\n\nOpen\nheater', facecolor='#37c959',
flows=[Hdot[11], Hdot[7], Hdot[4], -Hdot[8]],
labels=[None, '', None, None],
pathlengths=[0.25, 0.25, 1.93, 0.25],
orientations=[1, 0, -1, 0], prior=0, connect=(2, 1))
sankey.add(patchlabel='\n\nPump 2', facecolor='#37c959',
flows=[Hdot[14], Hdot[8], -Hdot[9]],
labels=['Shaft power', '', None],
pathlengths=[0.4, 0.25, 0.25],
orientations=[1, 0, 0], prior=1, connect=(3, 1))
sankey.add(patchlabel='Closed\nheater', trunklength=2.914, fc='#37c959',
flows=[Hdot[9], Hdot[1], -Hdot[11], -Hdot[10]],
pathlengths=[0.25, 1.543, 0.25, 0.25],
labels=['', '', None, None],
orientations=[0, -1, 1, -1], prior=2, connect=(2, 0))
sankey.add(patchlabel='Trap', facecolor='#37c959', trunklength=5.102,
flows=[Hdot[11], -Hdot[12]],
labels=['\n', None],
pathlengths=[1.0, 1.01],
orientations=[1, 1], prior=3, connect=(2, 0))
sankey.add(patchlabel='Steam\ngenerator', facecolor='#ff5555',
flows=[Hdot[15], Hdot[10], Hdot[2], -Hdot[3], -Hdot[0]],
labels=['Heat rate', '', '', None, None],
pathlengths=0.25,
orientations=[1, 0, -1, -1, -1], prior=3, connect=(3, 1))
sankey.add(patchlabel='\n\n\nTurbine 1', facecolor='#37c959',
flows=[Hdot[0], -Hdot[16], -Hdot[1], -Hdot[2]],
labels=['', None, None, None],
pathlengths=[0.25, 0.153, 1.543, 0.25],
orientations=[0, 1, -1, -1], prior=5, connect=(4, 0))
sankey.add(patchlabel='\n\n\nReheat', facecolor='#37c959',
flows=[Hdot[2], -Hdot[2]],
labels=[None, None],
pathlengths=[0.725, 0.25],
orientations=[-1, 0], prior=6, connect=(3, 0))
sankey.add(patchlabel='Turbine 2', trunklength=3.212, facecolor='#37c959',
flows=[Hdot[3], Hdot[16], -Hdot[5], -Hdot[4], -Hdot[17]],
labels=[None, 'Shaft power', None, '', 'Shaft power'],
pathlengths=[0.751, 0.15, 0.25, 1.93, 0.25],
orientations=[0, -1, 0, -1, 1], prior=6, connect=(1, 1))
sankey.add(patchlabel='Condenser', facecolor='#58b1fa', trunklength=1.764,
flows=[Hdot[5], -Hdot[18], -Hdot[6]],
labels=['', 'Heat rate', None],
pathlengths=[0.45, 0.25, 0.883],
orientations=[-1, 1, 0], prior=8, connect=(2, 0))我们将使用桑基图中每个补丁（patch）的 text 属性为其添加标签。我们还将把文本格式设置为加粗并增大字体大小。
diagrams = sankey.finish()
for diagram in diagrams:
diagram.text.set_fontweight('bold')
diagram.text.set_fontsize('10')
for text in diagram.texts:
text.set_fontsize('10')最后，我们将使用 pyplot 模块的 show 方法来显示桑基图。
plt.show()在本教程中，我们学习了如何使用 Python 的 Matplotlib 库创建桑基图。我们使用了 matplotlib.sankey 模块中的 Sankey 类来创建图表，并使用每个补丁（patch）的 text 属性为图表添加标签和格式设置。桑基图是一种用于可视化能量或物质在复杂系统中流动的有用工具。