如何修改Matplotlib中Patch自定义填充图案的平铺方式？

问题说明 #

需要将Matplotlib Patch内的自定义填充图案从默认的错缝排列（砖块式）改为网格状平铺（每行对齐），现有自定义Hatch代码生成的是错缝效果，需调整核心逻辑。

核心修改思路 #

Matplotlib内置的Shapes类生成错缝的原因是：在计算每行图案的顶点时，会给奇数行添加0.5倍图案尺寸的X轴偏移。要实现网格状平铺，需重写Shapes类的set_vertices方法，强制所有行的X偏移量为0，取消错缝逻辑。

修改后的完整代码 #

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
import matplotlib.hatch

# 定义自定义填充图案的路径（基于[-0.5, 0.5]的标准范围）
square_path = patches.Polygon(
    [[-0.4, -0.4], [0.4, -0.4], [0.4, 0.4], [-0.4, 0.4]],
    closed=True, fill=False).get_path()

class SquareHatch(matplotlib.hatch.Shapes):
    """自定义网格状填充图案，标识符's'"""
    filled = True
    size = 1.0
    path = square_path

    def __init__(self, hatch, density):
        self.num_rows = int((hatch.count('s')) * density)
        self.shape_vertices = self.path.vertices
        self.shape_codes = self.path.codes
        super().__init__(hatch, density)

    def set_vertices(self, vertices, path):
        """重写顶点计算逻辑，取消错缝偏移"""
        num_rows = self.num_rows
        num_cols = self.num_cols
        size = self.size
        # 遍历所有行，强制X偏移为0，实现网格对齐
        for i in range(num_rows):
            y = -0.5 + (i + 0.5) / num_rows
            for j in range(num_cols):
                x = -0.5 + (j + 0.5) / num_cols
                # 所有行使用相同的X偏移，无错缝
                vertices[:] += [x * size, y * size]
                path.append((vertices, self.shape_codes))
                vertices = vertices.copy() - [x * size, y * size]

# 注册自定义Hatch类型
matplotlib.hatch._hatch_types.append(SquareHatch)

# 测试代码
fig, ax = plt.subplots()
# 创建带自定义网格填充的矩形
square = patches.Rectangle(xy=(0.25, 0.25), width=0.5, height=0.5, hatch='s', fill=False)
ax.add_patch(square)
# 设置坐标轴范围，确保图案完整显示
ax.set_xlim(0, 1)
ax.set_ylim(0, 1)
plt.show()

关键修改点解析 #

1. 修正图案路径范围：原代码中路径的X坐标超出了[-0.5,0.5]的标准范围，导致图案变形，修改为0.4以适配标准边界。
2. 重写set_vertices方法：去掉原逻辑中对奇数行添加0.5*size X偏移的代码，让每行的X起始位置完全对齐，实现网格状平铺。
3. 继承与初始化优化：使用super()替代直接调用父类初始化，代码更规范。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Regneva