[matplotlib] x축과 y축을 그리기: spines

schematic graphs 에서는 아래 그림처럼 $y$, $x$가 각각 0인 x-axis, y-axis가 그려지고 그 위에 graph가 그려지는 경우가 많다 (사람 손으로 그릴 경우 대부분이 이 경우이다.)

sinc 함수에 대한 schematic graph

matplotlib에서도 여러 방법으로 특정 좌표(보통은 0)에 x-axis와 y-axis를 그려줄 수 있다.

---

axhline과 axvline 사용하기

가장 간단한 방법은 Axes 객체의 axhline과 axvline을 이용하는 것이다.

축에 대해 horizontal line과 vertical line을 그려주는 이들 메소드를 이용하면 특정 좌표에 쉽게 x-axis와 y-axis를 그려줄 수 있다.

다음 snippet은 x좌표가 0인 곳에 y축을, y좌표가 0인 곳에 x축을 black 의 색으로 그려준다.

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,5))
ax.axhline(0, color = 'k')
ax.axvline(0, color = 'k')
ax.plot(x,y)

 

x,y의 값을 다음과 같이 설정했다고 하자.

x = np.linspace(-2 * np.pi, 2 * np.pi, 170, endpoint=True)
y = np.sin(x**3 / 2

 

결과는 다음과 같음.

이 방법의 단점은 xtick, ytick 정보는 여전히 left spine과 bottom spine에서 그려진다는 점이다.

 

xticks과 yticks을 설정하기가 까다롭기 때문에 이 방법은 간단히 (그리고 빨리) 도식적으로 그리는 경우에 주로 이용된다.

---

Spine사용하기

matplotlib에서
spine은 graph 영역을 표시하고 있는 박스 모양을 이루는 4개의 선분을 가르킨다.
Axes 객체에서 spines property를 통해 접근 가능함.

 

 

다른 방법은 이미 xtick, ytick이 설정가능하도록 되어 있는 spines['left']와 spines['bottom']을 이용하는 것이다.

• 이 방법을 사용할 경우, graph 영역을 표시하는 박스는 사라지게 된다 (박스를 axhline과 axvline으로 그려줄 수도 있긴 함).
• spine들은 'left', 'right', 'top', 'bottom'의 key를 통해 Axes의 객체 ax의 spines attributes를 통해 접근할 수 있다.

처리과정은 다음과 같다.

1. ax.spines['top']과 ax.spines['right']의 color를 none으로 지정하여 보이지않게 처리하고,
2. ax.spines['bottom']을 x축으로 삼아 표시하고자 하는 y좌표로 이동시키고, ax.spines['left']도 표시하고자 하는 x좌표로 이동시키면 된다.

이동은 set_position 메서드를 사용하고 ('data', 원하는좌표값) 의 tuple객체를 argument로 넘겨주면 된다.

다음의 snippet을 참고하라.

ax.spines['top'].set_color('none')
ax.spines['right'].set_color('none')
ax.spines['bottom'].set_position(('data',0))
ax.spines['left'].set_position(('data',0)

spine은 손쉽게 xticks와 yticks를 처리할 수 있다.

앞의 경우와 같은 x,y 데이터를 사용하고 다음과 같이 xticks와 yticks를 처리했다고 하자.

ax.set_xticks([-10,-5,5,10])
ax.set_yticks([0.5,1.]

그러면 결과는 다음과 같음.

xticks들이 일부 잘 안보이는 경우가 발생하는데
이 경우, ax.set_axisbelow(False)를 호출하고 각
ticke들의 bbox 의 face color등을 흰색으로 처리하면 된다.

다음 snippet을 참고하라.

ax.set_axisbelow(False)
# print(line.zorder)

for label in ax.get_xticklabels() + ax.get_yticklabels():
  # line 위에 label이 잘보이도록 처리하기 위해서 

  # label의 bbox의 zorder도 label수준이 3으로 설정해도 동작하지 않음. 
  # ax.set_axisbelow(False) 처리를 해줘야 함.
  # label.set_bbox(dict(facecolor='white', edgecolor='white', zorder=3))
  # print(label.zorder)
  label.set_bbox(dict(facecolor='white', edgecolor='white')

 

결과는 다음과 같음.