# 3.6 图例指南

> 原文：[Legend guide](http://matplotlib.org/users/legend_guide.html)

> 译者：[飞龙](https://github.com/)

> 协议：[CC BY-NC-SA 4.0](http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/)

此图例指南是`legend()`中可用文档的扩展 - 请在继续阅读本指南之前确保你熟悉该文档（见篇尾）的内容。

本指南使用一些常见术语，为了清楚起见，这些术语在此处进行说明：

图例条目

图例由一个或多个图例条目组成。 一个条目由一个键和一个标签组成。

图例键

每个图例标签左侧的彩色/图案标记。

图例标签

描述由键表示的句柄的文本。

图例句柄

用于在图例中生成适当条目的原始对象。

## 控制图例条目

不带参数调用`legend()`会自动获取图例句柄及其相关标签。 此函数等同于：

```py
handles, labels = ax.get_legend_handles_labels()
ax.legend(handles, labels)
```

`get_legend_handles_labels()`函数返回轴域上存在的句柄/artist 的列表，这些句柄/artist 可以用于为结果图例生成条目 - 但值得注意的是，并非所有 artist 都可以添加到图例中， 这种情况下会创建『代理』（请参阅[特地为添加到图例创建 artist（也称为代理 artist）](http://matplotlib.org/users/legend_guide.html#proxy-legend-handles)，来了解更多详细信息）。

为了完全控制要添加到图例的内容，通常将适当的句柄直接传递给`legend()`：

```py
line_up, = plt.plot([1,2,3], label='Line 2')
line_down, = plt.plot([3,2,1], label='Line 1')
plt.legend(handles=[line_up, line_down])
```

在某些情况下，不可能设置句柄的标签，因此可以将标签列表传递给`legend()`：

```py
line_up, = plt.plot([1,2,3], label='Line 2')
line_down, = plt.plot([3,2,1], label='Line 1')
plt.legend([line_up, line_down], ['Line Up', 'Line Down'])
```

## 特地为添加到图例创建 artist（也称为代理 artist）

并非所有的句柄都可以自动转换为图例条目，因此通常需要创建一个可转换的 artist。 图例句柄不必存在于被用到的图像或轴域上。

假设我们想创建一个图例，其中有一些数据表示为红色：

```py
import matplotlib.patches as mpatches
import matplotlib.pyplot as plt

red_patch = mpatches.Patch(color='red', label='The red data')
plt.legend(handles=[red_patch])

plt.show()
```

![](http://matplotlib.org/_images/legend_guide-1.png)

除了创建一个色块之外，有许多受支持的图例句柄，我们可以创建一个带有标记的线条：

```py
import matplotlib.lines as mlines
import matplotlib.pyplot as plt

blue_line = mlines.Line2D([], [], color='blue', marker='*',
                          markersize=15, label='Blue stars')
plt.legend(handles=[blue_line])

plt.show()
```

## 图例位置

图例的位置可以通过关键字参数`loc`指定。 详细信息请参阅`legend()`的文档。

`bbox_to_anchor`关键字可让用户手动控制图例布局。 例如，如果你希望轴域图例位于图像的右上角而不是轴域的边角，则只需指定角的位置以及该位置的坐标系：

```py
plt.legend(bbox_to_anchor=(1, 1),
           bbox_transform=plt.gcf().transFigure)
```

自定义图例位置的更多示例：

```py
import matplotlib.pyplot as plt


plt.subplot(211)
plt.plot([1,2,3], label="test1")
plt.plot([3,2,1], label="test2")
# 将图例放到这个子图上方，
# 扩展自身来完全利用提供的边界框。
plt.legend(bbox_to_anchor=(0., 1.02, 1., .102), loc=3,
           ncol=2, mode="expand", borderaxespad=0.)

plt.subplot(223)
plt.plot([1,2,3], label="test1")
plt.plot([3,2,1], label="test2")
# 将图例放到这个小型子图的右侧
plt.legend(bbox_to_anchor=(1.05, 1), loc=2, borderaxespad=0.)

plt.show()
```

![](http://matplotlib.org/_images/simple_legend01.png)

## 相同轴域内的多个图例

有时，在多个图例之间分割图例条目会更加清晰。 虽然直觉上的做法可能是多次调用`legend()`函数，但你会发现轴域上只存在一个图例。 这样做是为了可以重复调用`legend()`，将图例更新为轴域上的最新句柄，因此要保留旧的图例实例，我们必须将它们手动添加到轴域中：

```py
import matplotlib.pyplot as plt

line1, = plt.plot([1,2,3], label="Line 1", linestyle='--')
line2, = plt.plot([3,2,1], label="Line 2", linewidth=4)

# 为第一个线条创建图例
first_legend = plt.legend(handles=[line1], loc=1)

# 手动将图例添加到当前轴域
ax = plt.gca().add_artist(first_legend)

# 为第二个线条创建另一个图例
plt.legend(handles=[line2], loc=4)

plt.show()
```

![](http://matplotlib.org/_images/simple_legend02.png)

## 图例处理器

为了创建图例条目，将句柄作为参数提供给适当的`HandlerBase`子类。 处理器子类的选择由以下规则确定：

+ 使用`handler_map`关键字中的值更新`get_legend_handler_map()`。
+ 检查句柄是否在新创建的`handler_map`中。
+ 检查句柄的类型是否在新创建的`handler_map`中。
+ 检查句柄的`mro`中的任何类型是否在新创建的`handler_map`中。

处于完整性，这个逻辑大多在`get_legend_handler()`中实现。

所有这些灵活性意味着我们可以使用一些必要的钩子，为我们自己的图例键类型实现自定义处理器。

使用自定义处理器的最简单的例子是，实例化一个现有的`HandlerBase`子类。 为了简单起见，让我们选择`matplotlib.legend_handler.HandlerLine2D`，它接受`numpoints`参数（出于便利，注意`numpoints`是`legend()`函数上的一个关键字）。 然后我们可以将实例的字典作为关键字`handler_map`传给`legend`。

```py
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.legend_handler import HandlerLine2D

line1, = plt.plot([3,2,1], marker='o', label='Line 1')
line2, = plt.plot([1,2,3], marker='o', label='Line 2')

plt.legend(handler_map={line1: HandlerLine2D(numpoints=4)})
```

![](http://matplotlib.org/_images/legend_guide-3.png)

如你所见，`Line 1`现在有 4 个标记点，`Line 2`有两个（默认值）。 尝试上面的代码，只需将字典的键从`line1`更改为type(line)`。 注意现在两个`Line2D`实例都拥有了 4 个标记。

除了用于复杂的绘图类型的处理器，如误差条，茎叶图和直方图，默认的`handler_map`有一个特殊的元组处理器（`HandlerTuple`），它简单地在顶部一一绘制给定元组中每个项目的句柄。 以下示例演示如何将两个图例的键相互叠加：

```py
import matplotlib.pyplot as plt
from numpy.random import randn

z = randn(10)

red_dot, = plt.plot(z, "ro", markersize=15)
# 将白色十字放置在一些数据上
white_cross, = plt.plot(z[:5], "w+", markeredgewidth=3, markersize=15)

plt.legend([red_dot, (red_dot, white_cross)], ["Attr A", "Attr A+B"])
```

![](http://matplotlib.org/_images/legend_guide-4.png)

### 实现自定义图例处理器


可以实现自定义处理器，将任何句柄转换为图例的键（句柄不必要是`matplotlib`artist）。 处理器必须实现`legend_artist`方法，该方法为要使用的图例返回单个 artist。 有关`legend_artist`的详细信息，请参阅[`legend_artist()`](http://matplotlib.org/api/legend_api.html#matplotlib.legend_handler.HandlerBase.legend_artist)。

```py
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as mpatches

class AnyObject(object):
    pass

class AnyObjectHandler(object):
    def legend_artist(self, legend, orig_handle, fontsize, handlebox):
        x0, y0 = handlebox.xdescent, handlebox.ydescent
        width, height = handlebox.width, handlebox.height
        patch = mpatches.Rectangle([x0, y0], width, height, facecolor='red',
                                   edgecolor='black', hatch='xx', lw=3,
                                   transform=handlebox.get_transform())
        handlebox.add_artist(patch)
        return patch

plt.legend([AnyObject()], ['My first handler'],
           handler_map={AnyObject: AnyObjectHandler()})
```

![](http://matplotlib.org/_images/legend_guide-5.png)

或者，如果我们想要接受全局的`AnyObject`实例，而不想一直手动设置`handler_map`关键字，我们可以注册新的处理器：

```py
from matplotlib.legend import Legend
Legend.update_default_handler_map({AnyObject: AnyObjectHandler()})
```

虽然这里的功能十分清楚，请记住，有很多已实现的处理器，你想实现的目标可能易于使用现有的类实现。 例如，要生成椭圆的图例键，而不是矩形键：

```py
from matplotlib.legend_handler import HandlerPatch
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as mpatches


class HandlerEllipse(HandlerPatch):
    def create_artists(self, legend, orig_handle,
                       xdescent, ydescent, width, height, fontsize, trans):
        center = 0.5 * width - 0.5 * xdescent, 0.5 * height - 0.5 * ydescent
        p = mpatches.Ellipse(xy=center, width=width + xdescent,
                             height=height + ydescent)
        self.update_prop(p, orig_handle, legend)
        p.set_transform(trans)
        return [p]


c = mpatches.Circle((0.5, 0.5), 0.25, facecolor="green",
                    edgecolor="red", linewidth=3)
plt.gca().add_patch(c)

plt.legend([c], ["An ellipse, not a rectangle"],
           handler_map={mpatches.Circle: HandlerEllipse()})
```

![](http://matplotlib.org/_images/legend_guide-6.png)

## 使用图例的现有示例

这里是一个不太详尽的示例列表，涉及以各种方式使用的图例：

+ [`lines_bars_and_markers` 示例代码: `scatter_with_legend.py`](http://matplotlib.org/examples/lines_bars_and_markers/scatter_with_legend.html#lines-bars-and-markers-scatter-with-legend)
+ [API 示例代码: `legend_demo.py`](http://matplotlib.org/examples/api/legend_demo.html#api-legend-demo)
+ [`pylab_examples` 示例代码: `contourf_hatching.py`](http://matplotlib.org/examples/pylab_examples/contourf_hatching.html#pylab-examples-contourf-hatching)
+ [`pylab_examples` 示例代码: `figlegend_demo.py`](http://matplotlib.org/examples/pylab_examples/figlegend_demo.html#pylab-examples-figlegend-demo)
+ [`pylab_examples` 示例代码: `finance_work2.py`](http://matplotlib.org/examples/pylab_examples/finance_work2.html#pylab-examples-finance-work2)
+ [`pylab_examples` 示例代码: `scatter_symbol.py`](http://matplotlib.org/examples/pylab_examples/scatter_symbol.html#pylab-examples-scatter-symbol)

## `matplotlib.pyplot.legend(*args, **kwargs)` 文档

在轴域上放置一个图例。

为了为轴域上已经存在的线条（例如通过绘图）制作图例，只需使用字符串的可迭代对象（每个图例条目对应一个字符串）调用此函数。 例如：

```py
ax.plot([1, 2, 3])
ax.legend(['A simple line'])
```

但是，为了使『标签』和图例元素实例保持一致，最好在 artist 创建时指定标签，或者通过调用 artist 的`set_label()`方法：

```py
line, = ax.plot([1, 2, 3], label='Inline label')
# 通过调用该方法覆写标签
line.set_label('Label via method')
ax.legend()
```

通过定义以下划线开头的标签，可以从图例元素自动选择中排除特定线条。 这对于所有 artist 都是默认的，因此不带任何参数调用`legend()`，并且没有手动设置标签会导致没有绘制图例。

为了完全控制哪些 artist 拥有图例条目，可以传递拥有图例的 artist 的可迭代对象，然后是相应图例标签的可迭代对象：

```py
legend((line1, line2, line3), ('label1', 'label2', 'label3'))
```

### 参数

`loc`：整数、字符串或者浮点偶对，默认为`'upper right'`。

图例的位置。 可能的代码是：

|位置字符串 | 位置代码 |
| --- | --- |
| `'best'` | `0` |
| `'upper right'` | `1` |
| `'upper left'` | `2` |
| `'lower left'` | `3` |
| `'lower right'` | `4` |
| `'right'` | `5` |
| `'center left'` | `6` |
| `'center right'` | `7` |
| `'lower center'` | `8` |
| `'upper center'` | `9` |
| `'center'` | `10` |

或者，可以是一个二元组，提供图例的距离左下角的`x, y`坐标（在这种情况下，`bbox_to_anchor`将被忽略）。

`bbox_to_anchor `：`matplotlib.transforms.BboxBase`示例或者浮点元组。

在`bbox_transform`坐标（默认轴域坐标）中为图例指定任意位置。

例如，要将图例的右上角放在轴域中心，可以使用以下关键字：

```py
loc='upper right', bbox_to_anchor=(0.5, 0.5)
```

`ncol`：整数。

图例的列数，默认为 1。

`prop`：`None`、`matplotlib.font_manager.FontProperties`或者字典。

图例的字体属性，如果为`None`（默认），会使用当前的` matplotlib.rcParams`。

`fontsize`：整数、浮点或者`{‘xx-small’, ‘x-small’, ‘small’, ‘medium’, ‘large’, ‘x-large’, ‘xx-large’}`。

控制图例的字体大小。 如果值为数字，则大小将为绝对字体大小（以磅为单位）。 字符串值相对于当前默认字体大小。 此参数仅在未指定`prop`的情况下使用。

`numpoints`：`None`或者整数。

为线条/`matplotlib.lines.Line2D`创建图例条目时，图例中的标记点数。 默认值为`None`，它将从`legend.numpoints` `rcParam`中获取值。

`scatterpoints`：`None`或者整数。

为散点图/`matplotlib.collections.PathCollection`创建图例条目时，图例中的标记点数。 默认值为`None`，它将从`legend.scatterpoints` `rcParam`中获取值。

`scatteryoffsets`：浮点的可迭代对象。

为散点图图例条目创建的标记的垂直偏移量（相对于字体大小）。 0.0 是在图例文本的底部，1.0 是在顶部。 为了将所有标记绘制在相同的高度，请设置为`[0.5]`。 默认值为`[0.375,0.5,0.3125]`。

`markerscale`：`None`、整数或者浮点。

图例标记对于原始绘制的标记的相对大小。 默认值为`None`，它将从`legend.markerscale` `rcParam`中获取值。

`markerfirst`: `[ True | False ]`

如果为`True`，则图例标记位于图例标签的左侧，如果为`False`，图例标记位于图例标签的右侧。

`frameon`：`None`或布尔值

控制是否应在图例周围绘制框架。 默认值为`None`，它将从`legend.frameon` `rcParam`中获取值。

`fancybox`：`None`或布尔值

控制是否应在构成图例背景的`FancyBboxPatch`周围启用圆边。 默认值为`None`，它将从`legend.fancybox` `rcParam`中获取值。

`shadow`：`None`或布尔值

控制是否在图例后面画一个阴影。 默认值为`None`，它将从`legend.shadow` `rcParam`中获取值。

`framealpha`：`None`或浮点

控制图例框架的 Alpha 透明度。 默认值为`None`，它将从`legend.framealpha` `rcParam`中获取值。

`mode`：`{"expand", None}`

如果`mode`设置为`"expand"`，图例将水平扩展来填充轴域区域（如果定义图例的大小，则为`bbox_to_anchor`）。

`bbox_transform`：`None`或者` matplotlib.transforms.Transform`

边界框的变换（`bbox_to_anchor`）。 对于`None`值（默认），将使用`Axes`的`transAxes`变换。

`title`：字符串或者`None`

图例的标题，默认没有标题（`None`）。

`borderpad`：浮点或`None`

图例边框的内边距。 以字体大小为单位度量。 默认值为`None`，它将从`legend.borderpad` `rcParam`中获取值。

`labelspacing`：浮点或`None`

图例条目之间的垂直间距。 以字体大小为单位度量。 默认值为`None`，它将从`legend.labelspacing` `rcParam`中获取值。

`handlelength`：浮点或`None`

图例句柄的长度。 以字体大小为单位度量。 默认值为`None`，它将从`legend.handlelength` `rcParam`取值。

`handletextpad`：浮点或`None`

图例句柄和文本之间的间距。 以字体大小为单位度量。 默认值为`None`，它将从`legend.handletextpad` `rcParam`中获取值。

`borderaxespad`：浮点或`None`

轴和图例边框之间的间距。 以字体大小为单位度量。 默认值为`None`，它将从`legend.borderaxespad` `rcParam`中获取值。

`columnspacing`：浮点或`None`

列间距。以字体大小为单位度量。 默认值为`None`，它将从`legend.columnspacing` `rcParam`中获取值。

`handler_map`：字典或`None`

自定义字典，用于将实例或类型映射到图例处理器。 这个`handler_map`会更新在`matplotlib.legend.Legend.get_legend_handler_map()`中获得的默认处理器字典。