如何在Matplotlib中绘制带年份变化对比的树形图？

核心思路 #

要实现这种「基础值+差值」的叠加树形图，无需依赖第三方树形图库，直接用Matplotlib的矩形绘制功能即可，核心步骤是：

1. 拆分每个国家的2004年基础值和2022年与2004年的差值
2. 按总数值占比分配每个国家的整体矩形区域
3. 在每个国家的矩形内，拆分出基础值区域和差值区域，用不同颜色区分
4. 添加文本标注说明对应数值

完整实现代码 #

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Rectangle
import pandas as pd

# 原始数据与预处理
data = {
    "year": [2004, 2022, 2004, 2022, 2004, 2022],
    "countries": ["Denmark", "Denmark", "Norway", "Norway","Sweden", "Sweden"],
    "sites": [4,10,5,8,13,15]
}
df = pd.DataFrame(data)

# 整理每个国家的基础值、差值、总数值
country_stats = df.groupby('countries').agg(
    base_2004=('sites', lambda x: x.iloc[0]),
    delta=('sites', lambda x: x.iloc[1] - x.iloc[0]),
    total_2022=('sites', lambda x: x.iloc[1])
).reset_index()

# 创建画布
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
ax.set_xlim(0, 100)
ax.set_ylim(0, 50)
ax.axis('off')  # 隐藏坐标轴

# 配置颜色：国家基础色+差值高亮色
country_colors = {
    'Denmark': '#8dd3c7',
    'Norway': '#ffffb3',
    'Sweden': '#bebada'
}
delta_highlight = '#fb8072'

# 计算总数值，用于分配矩形宽度
total_total = country_stats['total_2022'].sum()
current_x = 0

# 遍历每个国家绘制矩形
for _, row in country_stats.iterrows():
    # 计算当前国家的整体矩形宽度（按总占比）
    total_width = (row['total_2022'] / total_total) * 100
    # 计算基础值部分的宽度占比
    base_width = (row['base_2004'] / row['total_2022']) * total_width
    
    # 绘制2004年基础值矩形
    base_rect = Rectangle((current_x, 0), base_width, 50, color=country_colors[row['countries']])
    ax.add_patch(base_rect)
    # 绘制差值部分矩形
    delta_rect = Rectangle((current_x + base_width, 0), total_width - base_width, 50, color=delta_highlight)
    ax.add_patch(delta_rect)
    
    # 添加中心文本标注
    center_x = current_x + total_width / 2
    ax.text(center_x, 25, 
            f"{row['countries']}\n2004: {row['base_2004']}\n2022: {row['total_2022']}",
            ha='center', va='center', fontsize=12)
    
    # 更新x轴起始位置
    current_x += total_width

plt.tight_layout()
plt.show()

可调整的扩展方向 #

• 布局方向：可以把横向拆分改成纵向拆分，只需要修改Rectangle的y轴起始位置和高度参数
• 嵌套层级：如果需要更复杂的树形嵌套（比如先按大洲再按国家），可以递归计算每个层级的矩形位置和大小
• 样式优化：可以给矩形添加边框、调整透明度，或者给差值部分添加标注（比如直接显示+X）

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ruthpozuelo