Как улучшить размещение меток для диаграммы рассеяния matplotlib (код, алгоритм, подсказки)?

Ответ 1

Немного грубо по краям (я не могу понять, как масштабировать относительные силы сети spring против силы отталкивания, а ограничивающая коробка немного прикручена), но это достойный старт:

import networkx as nx

N = 15
scatter_data = rand(3, N)
G=nx.Graph()

data_nodes = []
init_pos = {}
for j, b in enumerate(scatter_data.T):
    x, y, _ = b
    data_str = 'data_{0}'.format(j)
    ano_str = 'ano_{0}'.format(j)
    G.add_node(data_str)
    G.add_node(ano_str)
    G.add_edge(data_str, ano_str)
    data_nodes.append(data_str)
    init_pos[data_str] = (x, y)
    init_pos[ano_str] = (x, y)

pos = nx.spring_layout(G, pos=init_pos, fixed=data_nodes)
ax = gca()
ax.scatter(scatter_data[0], scatter_data[1], c=scatter_data[2], s=scatter_data[2]*150)

for j in range(N):
    data_str = 'data_{0}'.format(j)
    ano_str = 'ano_{0}'.format(j)
    ax.annotate(ano_str,
                xy=pos[data_str], xycoords='data',
                xytext=pos[ano_str], textcoords='data',
                arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                                connectionstyle="arc3"))

all_pos = np.vstack(pos.values())
mins = np.min(all_pos, 0)
maxs = np.max(all_pos, 0)

ax.set_xlim([mins[0], maxs[0]])
ax.set_ylim([mins[1], maxs[1]])

draw()

Насколько хорошо он работает, немного зависит от того, как ваши данные кластеризованы.

Ответ 2

Следующее построено на tcaswell answer.

Методы компоновки Networkx, такие как nx.spring_layout, масштабируют позиции так, чтобы все они соответствовали квадрату единицы (по умолчанию). Даже положение фиксированного data_nodes масштабируется. Итак, чтобы применить pos к оригиналу scatter_data, необходимо выполнить непересекающееся и unscaling.

Обратите внимание, что nx.spring_layout имеет параметр k, который управляет оптимальным расстоянием между узлами. По мере увеличения k расстояние между аннотациями и точками данных увеличивается.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import networkx as nx
np.random.seed(2016)

N = 20
scatter_data = np.random.rand(N, 3)*10


def repel_labels(ax, x, y, labels, k=0.01):
    G = nx.DiGraph()
    data_nodes = []
    init_pos = {}
    for xi, yi, label in zip(x, y, labels):
        data_str = 'data_{0}'.format(label)
        G.add_node(data_str)
        G.add_node(label)
        G.add_edge(label, data_str)
        data_nodes.append(data_str)
        init_pos[data_str] = (xi, yi)
        init_pos[label] = (xi, yi)

    pos = nx.spring_layout(G, pos=init_pos, fixed=data_nodes, k=k)

    # undo spring_layout rescaling
    pos_after = np.vstack([pos[d] for d in data_nodes])
    pos_before = np.vstack([init_pos[d] for d in data_nodes])
    scale, shift_x = np.polyfit(pos_after[:,0], pos_before[:,0], 1)
    scale, shift_y = np.polyfit(pos_after[:,1], pos_before[:,1], 1)
    shift = np.array([shift_x, shift_y])
    for key, val in pos.items():
        pos[key] = (val*scale) + shift

    for label, data_str in G.edges():
        ax.annotate(label,
                    xy=pos[data_str], xycoords='data',
                    xytext=pos[label], textcoords='data',
                    arrowprops=dict(arrowstyle="->",
                                    shrinkA=0, shrinkB=0,
                                    connectionstyle="arc3", 
                                    color='red'), )
    # expand limits
    all_pos = np.vstack(pos.values())
    x_span, y_span = np.ptp(all_pos, axis=0)
    mins = np.min(all_pos-x_span*0.15, 0)
    maxs = np.max(all_pos+y_span*0.15, 0)
    ax.set_xlim([mins[0], maxs[0]])
    ax.set_ylim([mins[1], maxs[1]])

fig, ax = plt.subplots()
ax.scatter(scatter_data[:, 0], scatter_data[:, 1],
           c=scatter_data[:, 2], s=scatter_data[:, 2] * 150)
labels = ['ano_{}'.format(i) for i in range(N)]
repel_labels(ax, scatter_data[:, 0], scatter_data[:, 1], labels, k=0.008)

plt.show()

с k=0.011 дает

и с k=0.008 дает

Ответ 3

Еще одна опция, использующая мою библиотеку adjustText, написанную специально для этой цели (https://github.com/Phlya/adjustText).

from adjustText import adjust_text
np.random.seed(2016)

N = 50
scatter_data = np.random.rand(N, 3)
fig, ax = plt.subplots()
ax.scatter(scatter_data[:, 0], scatter_data[:, 1],
           c=scatter_data[:, 2], s=scatter_data[:, 2] * 150)
labels = ['ano_{}'.format(i) for i in range(N)]
texts = []
for x, y, text in zip(scatter_data[:, 0], scatter_data[:, 1], labels):
    texts.append(ax.text(x, y, text))
plt.show()

np.random.seed(2016)

N = 50
scatter_data = np.random.rand(N, 3)
fig, ax = plt.subplots()
ax.scatter(scatter_data[:, 0], scatter_data[:, 1],
           c=scatter_data[:, 2], s=scatter_data[:, 2] * 150)
labels = ['ano_{}'.format(i) for i in range(N)]
texts = []
for x, y, text in zip(scatter_data[:, 0], scatter_data[:, 1], labels):
    texts.append(ax.text(x, y, text))
adjust_text(texts, force_text=0.05, arrowprops=dict(arrowstyle="-|>",
                                                    color='r', alpha=0.5))
plt.show()

Он не отталкивается от пузырьков, только из их центров и других текстов.