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利用Matplotlib制作柱中内嵌标签的柱状图

发表于 更新于 分类于 阅读次数： Valine：

现在有一组二元的统计数据（如男女闲暇时间喜欢做的事，显著性上下调基因集各自所富集的功能等等），现希望使用轴对称的水平柱状图进行可视化，要求柱子的颜色深浅需与数据相关，柱中内嵌标签沿柱底垂直对齐，水平居中。

导入数据

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import math
import pandas as pd
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
from matplotlib.colors import ListedColormap

# 导入xlsx文件时如果报错可能需要安装openpyxl包
input_data_1 = pd.read_excel('foo.xlsx', sheet_name=0, engine='openpyxl')
input_data_2 = pd.read_excel('foo.xlsx', sheet_name=1, engine='openpyxl')

制作沿y轴翻转的水平柱状图

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fig, ax = plt.subplots(figsize=(15, 10))
# 沿y轴翻转
ax.invert_xaxis()

首先先通过sns.barplot方法把一般的水平柱状图做出来并且上色。Seaborn 提供两种比较容易控制的线性色盘，sns.light_palette和sns.dark_palette。分别表示色盘内颜色由纯白(light_palette)或纯黑(dark_palette)渐变至用户传递的颜色参数（或者可以通过reverse=True参数把色盘反过来），颜色的切片数量则由用户传递的n_colors参数决定。该色盘还可以以matplotlib接受的colormap数据结构作为输出。此处我将色盘切片数量定为标签数量的两倍是为了平衡渐变的区分度和文字的能见度。

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ax = sns.barplot(x='Number', y='Label', data=input_data_1,
                    palette=sns.dark_palette('#fbb9b5', reverse=True, n_colors=math.ceil(len(input_data_1) * 2))[:len(input_data_1)])

接下来给每个柱子内部添加标签。ax.patches包含图中每一个柱子的位置信息， 其中柱子的坐标(x, y)指示每个柱子左下的顶点坐标（垂直柱状图）或者是左上的顶点坐标（水平柱状图）。此处由于垂直翻转的缘故所以此时(x, y)指示的是右上的顶点坐标。ax.text方法主要控制标签的坐标和内容。horizontalalignment(ha)和verticalalignment(va)两个参数负责控制我们的标签的哪个位置要对齐我们传递的坐标。比如此处ha='right', va='center'说明标签的右端中点应与我们传递的坐标一致。x=0说明标签靠y轴（柱底）对齐，y=p.xy[1] + (p.get_height() / 2)说明标签中线在与每个水平柱子的上端(p.xy[1])对齐后向下移了半个柱子的宽度(p.get_height() / 2)，此时标签中线与柱子中线恰好对齐，即水平居中。注意柱子的粗细可以通过ax.patches.get_height()方法得到，柱子的长短则可以通过ax.patches.get_width()方法得到（如果是垂直柱状图则反之）。另外，此处之所以是加半个柱子的宽度而不是减是因为对于水平柱状图而言，y轴与直角坐标系的y轴是反过来的。

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for name, p in zip(input_data_1['Label'], ax.patches):
    ax.text(x=0, y=p.xy[1] + (p.get_height() / 2), s=name,
            ha='right', va='center',
            fontsize=20, fontfamily='Arial')

隐藏坐标轴，多余标签及框线，保存

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# 隐藏x,y轴及其标签。如果只希望隐藏x,y轴，不隐藏其标签，可采用注释内的命令
ax.get_xaxis().set_visible(False) # ax.set_yticks([])
ax.get_yaxis().set_visible(False) # ax.set_xticks([])
# 隐藏框线
plt.box(False)
# 保存为透明背景的矢量图
plt.savefig(f'1.svg', transparent=True)

同理制作不翻转的水平柱状图

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fig, ax = plt.subplots(figsize=(15, 10))
ax = sns.barplot(x='Number', y='Label', data=input_data_2,
                    palette=sns.dark_palette('#91fbfe', reverse=True, n_colors=math.ceil(len(input_data_2) * 2))[:len(input_data_2)])
for name, p in zip(input_data_2['Label'], ax.patches):
    ax.text(0, p.xy[1] + (p.get_height() / 2), name, verticalalignment='center', fontsize=20, fontfamily='Arial')
ax.get_xaxis().set_visible(False)
ax.get_yaxis().set_visible(False)
plt.box(False)
plt.savefig(f'2.svg', transparent=True)

使用Adobe Illustrator进行拼接与微调

成品如下：
Axial symmetrical barplot

参考链接

Bar Chart Race in Python with Matplotlib