【问题标题】:Choose to plot the line over the "edge" of the graph instead (and loop around), instead of across the graph选择在图形的“边缘”上绘制线(并循环),而不是跨越图形
【发布时间】:2025-12-13 22:40:01
【问题描述】:

所以,我有一个键的二面角图。 y 轴仅从 0 到 360,x 轴是帧(想想时间步长)。如果值高于 360,我需要绘图“循环”回零,并绘制两点之间的最短距离(如果需要越过图形的边缘并“循环”返回而不是穿过图形)。

d3 的图看起来不错,但实际上需要跳过图的边缘而不是越过它。

d5 的图有一个严重的问题,对于一个小的旋转,有一个巨大的跳跃只是因为它恰好在零度以下。

我希望这两个图都朝底部(朝零)绘制并重新出现在图的顶部,从而有效地选择数据点之间的最短距离。我不想要涉及翻译绘图以删除这些伪影的解决方案(它有效,我已经做到了,但是您会丢失有关角度真实值的信息)。可以绘制“低于零”的解决方案(因此 y 轴从 300 到 360|0 到 200 到 300)也很棒。使用其他库的解决方案非常好。如果需要,我可以提供数据集。

我希望它做的示例(绿线)

我试图找到类似的解决方案无济于事。关于周期性边界的问题使用 numpy 数据集掩码来隐藏某些跳跃,但它们具有连续的功能(我的是“跳跃”)。

感谢您的帮助,我将不胜感激。

数据集(使它们比图表上的小一点,只保留跳过):

D3:

x = [41.0, 43.0, 45.0, 47.0, 49.0, 51.0, 53.0, 55.0, 57.0, 59.0, 61.0, 63.0, 65.0, 67.0, 69.0, 71.0, 73.0, 75.0, 77.0, 79.0, 81.0, 83.0, 85.0, 87.0, 89.0, 91.0, 93.0, 95.0, 97.0, 99.0, 101.0, 103.0, 105.0, 107.0, 109.0, 111.0, 113.0, 115.0, 117.0, 119.0, 121.0, 123.0, 125.0, 127.0, 129.0, 131.0, 133.0, 135.0, 137.0, 139.0, 141.0, 143.0, 145.0, 147.0, 149.0, 151.0, 153.0, 155.0, 157.0, 159.0]

y = [45.6501, 37.4855, 40.4035, 51.4948, 55.8648, 48.9723, 60.4494, 42.7136, 20.6929, 36.7847, 44.4601, 54.04, 52.4895, 45.1991, 46.8203, 44.5827, 65.8803, 53.5398, 69.5158, 46.5372, 37.1557, 43.9031, 39.9325, 35.5248, 34.3531, 57.8377, 37.9208, 26.6508, 27.2333, 49.3798, 47.8627, 54.2795, 50.0892, 40.9849, 37.4014, 300.7947, 299.4254, 288.5113, 313.2906, 319.0095, 291.0726, 308.075, 298.451, 311.1485, 320.4832, 303.9229, 310.4584, 325.6287, 307.7328, 301.5581, 308.7813, 308.6791, 305.1343, 307.5148, 334.6374, 310.476, 315.6943, 326.0586, 298.6766, 305.6225]

最小工作示例:

import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y, linewidth = 1.2, label = 'd3')
ax.set_yticks([t for t in range(0,390,30)])
ax.set_xticks([t for t in range(50,200,50)])
ax.legend(loc='lower right',prop={'size': 14})
plt.show()

【问题讨论】:

  • 1.您可以在极坐标上绘制图。我希望这能奏效。然而,最有可能的是,您将不得不处理您的数据以适应特定的角度范围。这并不难:只需遍历数据行,通过向它们添加 360 度来转换负角度。
  • 您好,谢谢!数据在 0-360 的角度范围内(都是正数),我尝试直接使用 pyplot.polar()。结果很漂亮,但一团糟。我也想把它放在一个非圆形的情节上,它更清晰
  • 尝试将数据集(如果可能)发布到 github 或其他一些公共区域。我去看看
  • 我在帖子中放了一个精简版的数据集,再次感谢
  • 完美 - 今天晚些时候我会看看

标签: python matplotlib cheminformatics


【解决方案1】:

使用列表所示的基本 Python,而不是像 numpy 这样的高级库,您可以将绘图的两个部分与基本函数分开。但是,考虑到您的具体问题,您可能更喜欢极坐标图:

from matplotlib import pyplot as plt

#two subplots with two different approaches
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, figsize=(5, 10))

#first approach - separating the list at the jump point
ymin = 0
ymax = 360

#pseudo-threshold calculation, just the first index in your list with a value above the threshold
threshold = 100
breakpoint = next(a[0] for a in enumerate(y) if a[1] > threshold)

#separating the lists at this breakpoint, creating intermediate point
y1 = y[:breakpoint] + [ymin]
y2 = [ymax] + y[breakpoint:]
x12 = 0.5 * (x[breakpoint-1] + x[breakpoint])
x1 = x[:breakpoint] + [x12]
x2 = [x12] + x[breakpoint:]

#plotting of the upper subplot
ax1.plot(x1, y1, c="r", label="jump")
ax1.plot(x2, y2, c="r")
ax1.legend()
ax1.set_ylim(ymin, ymax)


#second approach - a polar plot    
#convert deg into rad, here with numpy
import numpy as np
angle = np.deg2rad(y)

#plot the second subplot using polar coordinates
ax2 = plt.subplot(212, projection='polar')
ax2.plot(angle, x, c="r", label = "same jump")

#making it look nicer with clockwise rotation and 0 degree at the top
ax2.set_theta_direction(-1)
ax2.set_theta_zero_location('N')
ax2.set_rlabel_position(180)
ax2.set_ylim(0.9 * x[0], 1.1 * x[-1])
ax2.legend(loc=(-0.07,0.97))


plt.show()

这为您提供了两种视图进行比较:

【讨论】:

  • 谢谢,这是完美的,超级简单!我正在尝试一些不必要的复杂的东西。极地剧情很酷!我没有意识到你需要使用弧度 XD 反正我学到了很多!
  • 我还将进行一些修改以使用涉及导数的阈值并捕获多个“跳过”。这是我需要先点亮的灯泡!
  • 我知道如何更好地处理像 d5 这样的情况,但它需要一些改进。目前,它正在工作,但并不美观。但是:如果您想出更好的解决方案,您可以随时发布自己的答案并接受它。
【解决方案2】:

我一直在思考另一个问题——如何检测转换。通常,信号的峰值检测很困难,但在您的情况下,条件相当简单:如果两个数据点之间的变化超过 180°,那么您应该将其绘制在边界上。现在我的建议是使用numpy 以一种相当尴尬的方式使用循环。 I have been asking for suggestions of how to improve the segment extraction,唉,没有得到启发性的答案。至少代码有效。

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt


fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 5))

ymin = 0
ymax = 360
colour = "blue"

xarr, yarr = np.asarray([x, y])

#create index array for all points with jumps by more than 180 degrees
ind = list(np.where(np.abs(np.diff(yarr, append=yarr[-1])) > np.mean([ymin, ymax])))[0]

#if ind is not empty extract segment
if ind.size:
    #found breakpoints 
    for i, j in enumerate(ind):
        #first segment
        if i==0:
            #first trace
            xcurr = np.copy(xarr[:j+2])
            ycurr = np.copy(yarr[:j+2])
            xcurr[-1] = np.mean(xcurr[-2:]) 
            ycurr[-1] = (ymin, ymax)[ycurr[-1]<np.mean([ymin, ymax])]
        #all following segments  
        else:
            xcurr = np.copy(xarr[ind[i-1]:j+2])
            ycurr = np.copy(yarr[ind[i-1]:j+2])
            xcurr[0] = np.mean(xcurr[:2]) 
            ycurr[0] = (ymin, ymax)[ycurr[0]<np.mean([ymin, ymax])]
            xcurr[-1] = np.mean(xcurr[-2:]) 
            ycurr[-1] = (ymin, ymax)[ycurr[-1]<np.mean([ymin, ymax])]
        
        plt.plot(xcurr, ycurr, c=colour)
            
    #last segment
    xcurr = np.copy(xarr[j:])
    ycurr = np.copy(yarr[j:])
    xcurr[0] = np.mean(xcurr[:2]) 
    ycurr[0] = (ymin, ymax)[ycurr[0]<np.mean([ymin, ymax])]
   
else:
    #ind was empty - plot entire array
    xcurr = np.copy(xarr)
    ycurr = np.copy(yarr)

plt.plot(xcurr, ycurr, c=colour)

plt.ylim(ymin, ymax)
plt.yticks(np.linspace(ymin, ymax, 13))
plt.show()

下面多次跳转的测试数据的示例输出

测试数据:

x = [41.0, 43.0, 45.0, 47.0, 49.0, 51.0, 53.0, 55.0, 57.0, 59.0, 61.0, 63.0, 65.0, 67.0, 69.0, 71.0, 73.0, 75.0, 77.0, 79.0, 81.0, 83.0, 85.0, 87.0, 89.0, 91.0, 93.0, 95.0, 97.0, 99.0, 101.0, 103.0, 105.0, 107.0, 109.0, 111.0, 113.0, 115.0, 117.0, 119.0, 121.0, 123.0, 125.0, 127.0, 129.0, 131.0, 133.0, 135.0, 137.0, 139.0, 141.0, 143.0, 145.0, 147.0, 149.0, 151.0, 153.0, 155.0, 157.0, 159.0]
y = [45.6501, 37.4855, 40.4035, 31.4948, 155.8648, 148.9723, 180.4494, 142.7136, 220.6929, 236.7847, 244.4601, 254.04, 252.4895, 245.1991, 246.8203, 244.5827, 265.8803, 253.5398, 269.5158, 246.5372, 237.1557, 243.9031, 239.9325, 235.5248, 234.3531, 257.8377, 37.9208, 26.6508, 27.2333, 349.3798, 347.8627, 354.2795, 350.0892, 340.9849, 337.4014, 300.7947, 99.4254, 88.5113, 13.2906, 19.0095, 191.0726, 208.075, 198.451, 111.1485, 120.4832, 103.9229, 110.4584, 125.6287, 107.7328, 101.5581, 108.7813, 108.6791, 105.1343, 107.5148, 134.6374, 110.476, 15.6943, 26.0586, 98.6766, 105.6225]

【讨论】: